5G 700MHz網(wǎng)絡(luò)在海域通信覆蓋的應(yīng)用前景分析

韋定江 魏霄冉

【摘要】? ? 隨著國家海洋戰(zhàn)略的推進(jìn)和發(fā)展，海洋經(jīng)濟(jì)開發(fā)方式已逐步由傳統(tǒng)的單向開發(fā)向現(xiàn)代綜合利用發(fā)展型轉(zhuǎn)變。由于現(xiàn)代海洋開發(fā)設(shè)備的智能化、海事業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)π畔⑼ㄐ偶夹g(shù)的需求日益迫切，傳統(tǒng)的通信方式已適應(yīng)不了發(fā)展的要求，本文闡述了5G 700MHz通信網(wǎng)絡(luò)在海域通信覆蓋方面的可行性及助力于智慧海洋建設(shè)，在海事管理、海上搜救、海洋生態(tài)等海上各類生產(chǎn)活動等相關(guān)領(lǐng)域的新業(yè)務(wù)和新應(yīng)用，將有效助力提升海洋領(lǐng)域的智能化發(fā)展，并助力我國海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G? ? 700MHz? ? 海域覆蓋? ? 應(yīng)用

一、5G通信發(fā)展

5G，即第五代移動通信技術(shù)，一方面大幅提升個人用戶高帶寬移動互聯(lián)網(wǎng) 業(yè)務(wù)體驗，創(chuàng)造出新的生活娛樂應(yīng)用場景;另一方面契合大帶寬、大連接、低時延等5G網(wǎng)絡(luò)能力，與其他基礎(chǔ)共性能力，如：人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、 大螂和邊緣計算等構(gòu)成信息基礎(chǔ)設(shè)施，成為推動傳統(tǒng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級與數(shù)字經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要基石。5G通信網(wǎng)絡(luò)通過采取更先進(jìn)和更多樣的技術(shù)，統(tǒng)一融合網(wǎng)絡(luò)接口，實現(xiàn)移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)間的廣泛連接，應(yīng)用在政務(wù)、交通、醫(yī)療、教育、工農(nóng)業(yè)、金融、應(yīng)急救災(zāi)等多個領(lǐng)域。

二、 5G能力特點和頻段優(yōu)缺點分析

2.1 5G能力特點

5G網(wǎng)絡(luò)能力、基礎(chǔ)共性能力、行業(yè)共性能力三者的結(jié)合，稱為5G能力[1]。其中：

5G網(wǎng)絡(luò)能力：具有三大特點，增強(qiáng)型移動寬帶（eMBB，簡稱大帶寬）、海量機(jī)器類通信（mMTC，簡稱大連接）及低時延高可靠通信（uRLLC，簡稱低時延）。

基礎(chǔ)共性能力：包括人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和邊緣計算五種能 力。基礎(chǔ)共性能力和5G網(wǎng)絡(luò)能力相互融合，為5G應(yīng)用開發(fā)與運營提供信息基礎(chǔ)。

行業(yè)共性能力：包括視頻監(jiān)控、VR/AR、無人機(jī)、機(jī)器人等。 行業(yè)共性能力猶如5G應(yīng)用中的神經(jīng)末梢，擔(dān)負(fù)著信息收集、展現(xiàn)與執(zhí)行的重要作用，是5G垂直行業(yè)應(yīng)用中的關(guān)鍵組成部分，例如：智慧城市、安防管理;基于無人機(jī)的各類應(yīng)用場景;基于 AR技術(shù)的工業(yè)產(chǎn)品、目標(biāo)人員檢驗識等。5G網(wǎng)絡(luò)能力與基礎(chǔ)共性能力的融合，會使行業(yè)共性能力得到充分發(fā)揮，推進(jìn)行業(yè)共性能力產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)升級。

2.2頻段優(yōu)缺點分析

目前我國已在城市城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)及高價值熱點區(qū)域建有商用2.6GHz、3.5GHz、4.9GHz等中高頻段的5G通信網(wǎng)絡(luò)，具有超大帶寬、超高速率等優(yōu)勢[2]。欠發(fā)達(dá)地區(qū)、一些偏遠(yuǎn)地區(qū)及農(nóng)村由于受限于現(xiàn)網(wǎng)中高頻段的傳播性能和建網(wǎng)成本過高的影響，5G網(wǎng)絡(luò)尚未廣泛覆蓋，人們還沒有享受到信息基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展的紅利。700MHz頻段在我國以前一直用于廣播信號。工業(yè)和信息化部在2020年3月25日發(fā)布了工信部無〔2020〕50號文《關(guān)于調(diào)整700MHz頻段頻率使用規(guī)劃的通知》，將部分原用于廣播電視業(yè)務(wù)的頻譜資源重新規(guī)劃用于移動通信系統(tǒng)，并明確了移動通信系統(tǒng)雙工方式、無線電頻率使用許可和無線電臺（站）設(shè)置使用許可權(quán)限、移動通信系統(tǒng)與現(xiàn)有無線電業(yè)務(wù)完成協(xié)調(diào)的相關(guān)要求等。

對比現(xiàn)有的5G頻段，700MHz頻段是無線頻率中的黃金頻段（如表1所示），5G網(wǎng)絡(luò)采用700MHz頻段在覆蓋上存在無可比擬的頻段優(yōu)勢及建設(shè)優(yōu)勢。具有傳輸效率高;更低的多普勒頻譜，信號解調(diào)更可靠，繞射能力強(qiáng)，穿透衰耗小，改善室內(nèi)弱覆蓋問題等優(yōu)勢;由空間衰耗小，覆蓋廣（如圖1所示），相比較其他頻段覆蓋同樣面積所需基站數(shù)量少，整體建網(wǎng)成本低（如圖2所示）。

圖1? ? 5G各頻段覆蓋范圍對比圖

圖2? ? 5G相同基站覆蓋范圍效果圖

綜上分析，隨著我國5G 700MHz網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)實施，可有效改善城區(qū)深度覆蓋和滿足農(nóng)村、草原、林場、海域、島礁等重點偏遠(yuǎn)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋需求。

三、在海域通信覆蓋的應(yīng)用前景

與陸地通信的信道環(huán)境相比，潮汐、海浪、濕度、氣壓及海水蒸發(fā)等綜合因素[3]使海域覆蓋信道建設(shè)環(huán)境更加復(fù)雜，在建設(shè)前需對海洋環(huán)境進(jìn)行全面分析與準(zhǔn)確建模，精心部署。我國海域面積有約470萬平方公里，大陸海岸線長18000千米，沿海分布著6500個島嶼， 島嶼岸線總長約14000公里。島嶼及其周圍海域資源也很豐富，具有廣闊的開發(fā)前景，又是保衛(wèi)祖國的海防前哨。大島可以設(shè)港，小島可以設(shè)標(biāo)，在海洋交通中意義重大。海島還將祖國海防線向外推進(jìn)幾十甚至幾百公里。

3.1助力智慧海洋發(fā)展

可以通過基于近岸和島礁5G 700MHz海域覆蓋通信網(wǎng)絡(luò)，充分利用5G高速度、大容量、低時延、低功耗的特點，構(gòu)建天、空、岸、海、潛一體化[4]的智慧海洋信息服務(wù)平臺，涵蓋海洋生態(tài)環(huán)保、海洋預(yù)報減災(zāi)、海洋執(zhí)法、海洋漁業(yè)等多個方面服務(wù)，實現(xiàn)海量設(shè)備接入和數(shù)據(jù)傳輸提供技術(shù)支撐。

1.海洋生態(tài)環(huán)保：提供智慧海洋環(huán)境監(jiān)測評價信息化服務(wù)，涵蓋海洋環(huán)境監(jiān)測據(jù)的采集、實驗室分析管理、環(huán)境分析評價、環(huán)境質(zhì)量公報的一鍵制作、評價信息發(fā)布以及海洋工程項目管理等多個方面。

2.海洋預(yù)報減災(zāi)：提供智慧海洋預(yù)報減災(zāi)信息化服務(wù)，包括多源異構(gòu)的觀測信息的智能化解析集成、數(shù)值預(yù)報模型服務(wù)及精細(xì)化報服務(wù)、預(yù)警報單的智能化制作與發(fā)布、預(yù)報數(shù)據(jù)三維可視化、粒子可視化、災(zāi)害應(yīng)急指揮管理等信息化服務(wù)。

（3）海洋執(zhí)法：提供海上執(zhí)法信息化服務(wù)，包括海洋執(zhí)法情報采集、違法智慧裁判、現(xiàn)場移動執(zhí)法、執(zhí)法綜合管理、執(zhí)法智慧決策等信息化服務(wù)，能夠加強(qiáng)海上違法查處能力，有效提升海域、海島管理和海洋環(huán)境保護(hù)工作效率。

（4）海洋資源：提供海域、海島、海岸線等海洋資源綜合管理信息化服務(wù)，包括海洋資源審批使用管理、動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測管理等信息化服務(wù)，為海洋資源管理提供強(qiáng)有力的信息化支撐。

（5）海洋漁業(yè)：以水產(chǎn)品、漁港、漁船、船員為主體，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為支撐，以政府、企業(yè)和公眾為服務(wù)對象，建立綜合型智慧漁業(yè)信息化管理和運營服務(wù)系統(tǒng)。

3.2宣誓我國的海洋主權(quán)

海域通信覆蓋，不僅僅是我國科技水平進(jìn)步的一種的體現(xiàn)，更是宣誓了我國的海洋主權(quán)。要充分利用5G技術(shù)完善我國周圍海區(qū)的通信覆蓋，可形成一種“信息邊疆”的概念，突破傳統(tǒng)海陸空邊界劃分，將我國的信息覆蓋能力擴(kuò)大化，不再局限于“三維疆域”而是擴(kuò)展為“四維疆域”。

信息邊疆的戰(zhàn)略意義主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面5G網(wǎng)絡(luò)的海域覆蓋，體現(xiàn)了一種超地緣的特征，極大的拓展了我國政府行使主權(quán)的空間，意味著我國已經(jīng)完全掌控了我國的信息疆域，另一方面5G網(wǎng)絡(luò)海域覆蓋又促進(jìn)著我國海洋經(jīng)濟(jì)權(quán)益的發(fā)展，漁權(quán)在信息領(lǐng)域得到了保障，漁民的活動范圍、活動時間有所增加;智慧海洋體系在5G的幫助下逐漸形成，我國相關(guān)企業(yè)單位對周圍的海洋資源的開發(fā)和管理得到了信息領(lǐng)域的保障，如油氣田開發(fā)、填海造陸等項目均可更好的進(jìn)行。我國宣誓和維護(hù)正當(dāng)海洋權(quán)益得到有力體現(xiàn)。

四、結(jié)束語

海洋作為人類賴以生存和發(fā)展的重要空間，擁有豐富的物質(zhì)和能量資源，是各國戰(zhàn)略利益競爭的制高點。擁有廣泛的海洋戰(zhàn)略安全和發(fā)展利益。黨的十八大提出建設(shè)海洋強(qiáng)國的重大戰(zhàn)略部署，黨的十九大進(jìn)一步明確堅持陸海統(tǒng)籌，加快建設(shè)海洋強(qiáng)國。海洋信息領(lǐng)域的爭奪必將是海洋權(quán)益爭奪的重點話題，5G的應(yīng)用，突破了三維疆域的限制，不僅改變了我國傳統(tǒng)的海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，更是彰顯和維護(hù)了我國的海洋權(quán)益。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]中國移動研究院，5G典型應(yīng)用案例集錦2019年11月[R];1-3;

[2]秦上古， 700M將成為5G大帶寬時代的終極利器[N];電子報2020年6月28日第010版;1-2;

[3]張海君、蘇仁偉、唐斌、王成才、隆克平、陸軍，未來海洋通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)[J];無線電通信技術(shù)2021年6月6日第004版;1-10;

[4]劉川，推進(jìn)智慧海洋工程助力海洋強(qiáng)國建設(shè)-2019年智慧海洋高端論壇[N];中國海洋報2019年12月20日第004版;1-4;