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7 月 20 日最先下降在河南的暴雨,给人们习以为常的都会基础设施带来了极大的挑战。今年的极端暴雨天气不只郑州。德国也在暴雨后的网络瘫痪中。14、15 日德国才遭遇了有 75 年纪录以来最大的暴雨。

7 月 21 日,郑州市西边 40 公里的米河镇断电、断网、断路,完全成了信息孤岛。

即便在移动通讯尚未完全隔离的郑州市内,人们也发现网络「不灵」:刷二维码付款、开单车失效,舆图导航也用不了。在郑州前线的一位记者告诉极客公园(ID:geekpark),稳固的只有 2G 网络,打电话,发短信不受影响。为什么 2G 信号稳固?

北京邮电大学网络手艺研究院的李昕副教授注释,这是由于 2G 基站的笼罩半径比 4G 和 5G 大许多。2G 基站的笼罩半径为 5-10 公里,4G 基站为 1-3 公里,5G 则只有 100-300 米。

许多基站都遭受到了直接损坏或断电故障,导致 4G 和 5G 的笼罩泛起许多盲区。而 2G 的笼罩半径足够大,因此即便大部门基站无法事情,剩余基站的 2G 信号所能笼罩的区域仍然能够为大量用户提供基本的通话和短信服务。

遇到这种极端灾难,若何抢通通讯?谜底在「空中飘」。

21 日晚上 23 点,翼龙-2H 无人机在从贵州安顺机场腾飞后 9 小时,为米河镇带来了 4G 信号。手机短信上写着「受翼龙无人机滞空时间限制,公网恢复时间只有五个小时。」

空中基站

调动无人机充当暂且空中基站,是救灾应急通讯的方案之一。这次翼龙无人机载基站提供的就是有限时段、有限局限的有限通讯服务。

搭载基站设施的翼龙-2H

地面抢修和空中抢通是同时在举行的。在翼龙飞往米河镇通讯中止区的同时,地面也在抢修基站。21 晚上 20 点左右,移动公司抢通一条传输线路,恢复了 7 个基站通讯。不外之后又受到暴雨冲刷所有退服。

在这种时刻,地面基站虽然能够提供壮大的通讯服务能力,但不具备恢复条件,而无人机则可以借助通讯卫星信道,将机载移动通讯基站毗邻到未受自然灾难影响的移动焦点网,从而在最短的时间内恢复通讯服务。

无人机在米河镇上空盘旋,能够提供 50 平方公里局限的 4G 网络服务。半小时后,地面通讯设施陆续恢复:23:30 联通公司抢通了 1 个基站;两个多小时后中国移动公司的卫星通讯车也到达现场开通网络服务。

李昕先容,无人机载基站是一种对现有手艺的创新性组合运用,虽然能够突破地面基站面临的诸多制约条件,但也受到无人机运载能力、续航时间、供电能力以及卫星通讯所能提供带宽的限制。因此,无论是服务时间照样能够提供的网络资源、毗邻质量、服务用户数目,都和地面基站存在差距。

50 平方公里的笼罩局限,也是综合思量种种因素和应急通讯目的需求之后选择的一个平衡点。好比,在此次应急通讯义务中,由于时间紧迫,要求快速恢复灾区手机终端的通讯服务,因此无人机的航行高度不能超脱手机信号发射的有用距离。

与此同时,牢靠翼飞机必须保持最低巡航速率才气滞空,但机载基站和地面手机终端之间的相对运动速率又要保持在能够为用户提供延续服务的水平,因此也不能能让无人机飞得太低来增强信号强度。

这些制约因素都决议了无人机必须在移动性、网络质量、笼罩区域、用户密度之间追求恰如其分的平衡,不太可能为了优化某一个目的而打破这种平衡。

凭证中国移动的统计,住手 21 晚上 23:20,也就是空中基站运行后 20 分钟,中国移动基站累计接通用户 3572 个,发生流量 2089.89M,单次最大接入用户 648 个。也就是说,在这 20 分钟里,每个用户使用了 0.59M 的流量,也允许以发 30 分钟时长的微信语音信息。

作为一种应急通讯手段,在地面通讯基础设施没有泛起大面积瘫痪的情形下,无人机载基站可以快速恢复小局限区域内少量用户的最低限度通讯。例如在这次米河镇的救灾场景下,一架无人机就可以应对。但若要为郑州市中央 50 平方公里局限内的数百万人口提供通讯服务,就远不是一架无人性能够肩负的义务了。

基础通讯的「替补」

这次郑州的通讯设施瘫痪除了基站进水损坏,也很洪水平上受到电力瘫痪的影响。若是地震,光缆直接受到拉扯断裂,大面积的基础设施瘫痪,恢复的难度就更大,必须挖出断裂的光缆再接上。

2008 年汶川地震面临的就是这种情形。那时的抢修方案是:有通往灾区的蹊径,就用应急通讯车;无法开车的地方,组织突击队,携带应急通讯装备徒步前往;没有地面通道,就使用陆军的直升机空投职员和装备。

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李昕强调,「应急通讯手段并不能替换通讯基础设施,甚至应急通讯手段能够施展多大的作用,也取决于网络基础设施自己的规模体量、资源贮备、手艺水平、组织结构以及抗毁生计能力。」

2001 年 911 事宜之后纽约通讯瘫痪,美国电信运营商使用的方案是车载基站。这相当于地面基站的一份完整备份,车队到达现场后先恢复网络,同时抢修光缆。这与此次翼龙无人机举行应急通讯的思绪有类似之处:先用替换方案恢复通讯,再抢修地面装备。

翼龙最早是用于军事的侦探袭击一体无人机。翼龙-2H 则是一款多用途的无人机,此前中国移动曾举行过翼龙无人机的应急通讯演练,这是第一次被正式用于抢险救灾。

这次无人机抢险救灾,并不是一次心血来潮的炫技或灵光一现的创意,而要归功于中国移动多年前就开展的研发、测试、验证等一系列扎实的事情,以及成熟的预案、训练有素的队伍、常态化的战备措施。

热气球和卫星

若是周围地面焦点网也受损,那怎么办呢?2017 年美国波多黎各岛遭遇飓风袭击,地面的通讯设施大面积损害,灾难已往两周后通讯依旧无法恢复,谷歌的热气球项目 Project Loon 此时派上了用场。

由于岛上的通讯设施整体瘫痪,因此必须依赖由多个气球携带的基站组成的网络向地面用户提供通讯服务,气球上的基站则通过通讯卫星线路,与未受飓风影响的地面网络保持毗邻。

多个热气球穿越对流层,抵达平流层后停留,在空中组成网络。平流层大气平稳,少少垂直流动,充实行使风能和太阳能可以让热气球长时间停留。

但与此同时也带来另外两个问题,一是平流层距离地面 10Km,不支持手机直接连 WiFi,需要在地面安装电线。二是要通过算法随时保证热气球群倘佯在特定的上空。

这一项目的首席工程师 Salvatore Candido 接受 IEEE Spectrum 采访时形容:这在很洪水平上是一个盘算机科学项目。凭证大气情形,先后放飞的热情球蹊径需要一个一个按顺序盘算。

谷歌热气球

谷歌气球事情原理

Project Loon 的初衷是向偏远和基础设施缺乏的区域提供互联网服务。不外在今年年头,这一已有 9 年的项目宣布关闭。这是由于没有设施降低成本、形成有用的商业模式。

热气球做不了的事情,马斯克的星链或允许以。6 月时德国 *** 宣布将津贴每户 500 欧元,辅助基础设施微弱的墟落区域搭建天线装备,让住民使用无线网络服务。与铺设远程光缆相比,接入卫星宽带显然成本更低。

遇上德国遭遇洪水,星链的宽带网络系统就显示出了优势。7 月 20 日,莱茵兰-普法尔茨州羁系和服务局示意已经搭建 12 个卫星天线,辅助住民使用互联网。卫星天线将继续搭建到 35 个。

马斯克的星链自己就具备为全球各地用户提供网络服务的能力,在灾难场景下,星链也是一种有用的应急通讯解决方案。

不外谷歌气球和星链方案,其航行高度都已经跨越手机终端信号发射距离的极限,因此都要依赖专用的地面装备施展类似于基站的功效,用户才可以获得网络服务。

在灾难条件下,对于通俗住民,暂且空投地面装备并指导其安装使用并不是一个高时效性的解决方案,地面装备也会受到灾区电力供应的限制。

无人机、星链卫星、热气球都有各自的特点。无人机高效实时,但提供服务的局限有限;星链和热情球可以笼罩更大局限,也更稳固,但需要地面装备配合。在自然灾难眼前,除了有充实的手艺贮备,也在于若何使用已有的手艺。

天通卫星系统车载天线

除了移动用无人机联通卫星保抢通通讯,中国电信则使用了天通卫星电话。河南公司在郑大一附院河医院区,紧要开通天通卫星营业,保证了医院转移调剂卫星通话流通,为实时平安转移 11350 名患者施展了主要作用。

*谢谢宋旭、吴梦�W对此文提供的辅助

责任编辑:靖宇

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《心动4》说女三智商低、女五“大只”,马总真的会喜欢女二吗?
1 条回复
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    (2021-09-07 00:01:05) 1#

    本次震中距盈江县29公里、距梁河县45公里、距腾冲市61公里,距昆明市486公里。凭证中国地震台网速报目录,震中周边200公里内近5年来发生3级以上地震共65次。贼棒,看得揪心啊

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