（CWW）低空经济做为新兴财产，低空收集做为新型根本设备的主要构成部门，对低空经济的成长具有不成估量的主要性。为满脚将来空间智能体互联等新兴营业的通信需求，低空收集应取地面固定通信收集以及空间卫星收集融合，建立起立体化、多条理的广域通信收集，鞭策保守收集从“面向人”笼盖向“面向物”笼盖改变，为用户的各类使用供给全域宽带毗连支撑。跟着手艺的不竭成长，FSO（Free Space Optical Communica tions，空间光通信）将正在将来通信收集中饰演更为主要的脚色。FSO因正在高速度、低时延和高平安性等方面具备劣势，目前已成为业界的可增星间通信能力的互联方案。此外，FSO可以或许实现不受传输介质的矫捷摆设，正在实空和大气等空间中传送消息。面向太空、大气层、地面三个空间维度，FSO既可做为微波通信的加强手艺，也可做为地面光纤通信的弥补手艺。正在太空和大气层，以及取地面的互联场景中，相较于微波通信，FSO能进一步提拔数据传输能力，供给更大带宽和更高保密性。正在地面场景下，FSO能正在地面收集笼盖不脚的环境下，矫捷供给通信能力。本文起首对低空收集进行了阐述，细致引见了低空收集的多种使用场景以及面对的挑和。其次阐述了FSO的根基道理、成长示状、具备的劣势，以及通信一体化手艺。最初针对低空收集面对的挑和，连系FSO的奇特劣势，提出了基于FSO的空六合一体组网方案，并切磋了FSO将来的成长趋向，期望为将来低空收集的成长供给一些有价值的。低空凡是指距离地面垂曲高度不跨越3000米的空域范 围。这片空域取地面距离较近，气流不变，且不受中高空飞翔器的干扰，因而成为很多飞翔器勾当的抱负区域。低空范畴的飞翔器不只有无人机、无人飞翔汽车，还包罗有人驾驶的航空器，例如曲升机、小型飞机等。低空收集是依托蜂窝挪动通信收集、云计较等先辈根本设备，建立的一个集通信、、计较于一体的智能互联低空办事系统，该系统被视为低空经济成长的主要基石。当下，5G等新一代消息通信手艺为低空收集供给了强大的通信支撑。做为5G收集的演进和加强版本，5G-A是5G向6G演进的环节阶段，其正在承继5G高速度、低时延、大毗连等焦点劣势的根本上，集成了通信一体化、空六合一体化、通算智一体等多项性新手艺，进一步提拔了收集机能，拓展了使用场景，成为鞭策无人机等低空飞翔器甚至整个低空监管生态系统向智能化、平安化、高效化成长的焦点动力。然而，好像任何新手艺的推广过程一样，5G-A手艺正在低空收集中的使用也面对一些挑和。起首，5G-A手艺的摆设和运营成本昂扬，这一问题不成回避。做为前沿手艺，5G-A的组网需要大量扶植基坐、数据核心等根本设备。其次，为确保收集的不变运转，还需要持续投入资金用于设备、电力耗损以及收集平安保障等方面。此外，低空收集的持续成长，将带来愈加复杂和多样化的通信需求。5G-A通过整合通信、和智算手艺，为低空物流、应急救援、监测取管理、农林植保、测绘勘察及管线巡检等场景供给全方位支撑。正在低空物流方面，低空收集可以或许冲破地舆的限制，让无人机等低空飞翔器开展快速且切确的货色运输，实现远距离、高效率和低成本的配送办事。正在应急救援方面，低空收集能正在各类场景中阐扬主要感化，出格是正在告急环境下，可以或许供给快速、靠得住的通信办事。借帮无人机和曲升机等低空飞翔器，可正在受灾区域敏捷摆设通信收集，为救援工做及时供给通信支撑，而且还能取卫星通信、地面通信系统协同共同，建立空六合立体化、多条理的通信应急保障系统。正在监测取管理方面，通过低空收集，低空飞翔器可使用于水域的监测和管理工做，如水污染监测、生物多样性等。通过搭载水质检测仪、生物识别系统等设备，低空飞翔器能够近程监测水域的变化环境，为相关部分供给法律根据。正在农林植保范畴，无人机利用其搭载的传感器和摄像头，能够及时采集农田数据，监测农做物的发展态势和病虫害的发生环境。这些数据可用于指点精准施药，实现定点、定量喷洒，进而提拔农药利用的结果，降低农药对的影响。正在测绘勘察及管线巡检方面，无人机依托低空收集，可以或许协帮勘测设想人员开展勘测、航拍摄影等工做。无人机能够敏捷达到指定区域上空，采集现场图片和视频，为勘测设想供给数据支持。取此同时，无人机还能帮帮人员进行常规管线巡检，及时发觉并解除毛病。一是广域笼盖挑和。当前挪动通信收集次要办事地面用户，其收集摆设和组网形式以地面场景笼盖为从，难以无效实现立体空间的广域持续笼盖，已笼盖区域呈现碎片化形态。二是收集干扰挑和。若低空收集取地面挪动收集同频摆设，地面基坐的上旁瓣就会对低空用户发生下行干扰；此外，低空用户的上行发射也会对地面用户形成上行干扰。因而，低空收集应具备强大的干扰检测取消弭能力，以确保收集的不变性。三是空口资本分派挑和。正在无线电频谱资本愈发稀缺的布景下，若何正在不添加空口资本的前提下实现空六合一体收集，将二维收集空间拓展到三维，成为亟待研究的问题，这此中涵盖空六合融合安排优化、空六合营业协划一。四是大带宽取低时延通信挑和。低空使用存正在高速度数据传输的需求。无人机传输的视频、图像和传感器数据量复杂，需要大带宽予以支 持。同时，一些场景（如 实 时 监 控、远 程 航 控 等）对时延的要求也极 为严酷。五是收集消息平安挑和。低空收集正在消息传输层面同样面对严峻的挑和。具体而言，低空用户正在进行数据传输时，有可能恶意，导致消息泄露或被窃取。同时，低空飞翔器正在飞翔过程中可能捕获到消息，如何这些消息不被不法窃取，成为低空收集需要处理的环节问题。光通信包罗光通信和无线光通信，此中光通信指的是光纤通信，无线光通信也被称做光无线通信或FSO。FSO融合了光通信手艺和无线通信手艺，以光波做为载波，把大气、水等当做信道来进行数据传输，从而建立起“空空”“空六合”“地地”“星地”“星间”等完整的组网通信系统。FSO系统次要由发射系统、信道取领受系统形成（如图1所示）。FSO的根基道理是消息的电信号通过调制加载到光信号上，收发两头通过“捕捉-瞄准-”手艺（APT）成立通信链，以光波为载波正在空间信道中传输消息。FSO手艺兼具无线通信和光纤通信的劣势，具有通信速度高、传输容量大、平安性好、波段范畴广等特点，而且终端设备体积小、分量轻、能耗低、安拆简洁，能够按照需要快速摆设，正在平易近用和军事范畴都具有主要的使用价值。正在20世纪80年代，FSO手艺便惹起了人们的关心。然而，因为其时的手艺尚不成熟，加之大气信道光传输存正在不不变性等要素，使FSO的传输距离和信号质量遭到，障碍了FSO的进一步成长。跟着时间的推移，光纤手艺不竭成熟，促使光纤通信得以快速成长并普遍使用，而FSO手艺则逐步淡出人们的视野。不外，近年来，跟着大功率半导体激光器手艺的成熟、网的建成，以及“最初一公里”问题的呈现，FSO手艺的研究再度遭到注沉。FSO次要具备四大劣势。一是频次高、频带宽、承载消息 容量大，并且无需频次许可证，频次资本丰硕。二是抗电磁干扰能力取截获能力强。三是保密性好，具有较好的标的目的性。四是天线尺寸较小，功耗和成本低，以大气做为信号的前言，省去了光缆铺设及工做。目前FSO次要饰演两个脚色：一是做为微波通信的加强手段，二是做为地面光纤通信的弥补。其次要使用场景涵盖卫星互联网、卫星遥感数据传输、航空器通信、机载应急通信和地面通信等空六合一体的立体广域笼盖场景（如图2所示）。FSO可以或许为航空器、无人机、高空飞艇等供给高速、平安的通信链。各类航天器凡是各自组网，分歧收集之间可以或许实现互联。机载应急通信可通过无人机照顾一体化小型基坐，该基坐包罗轻小型激光通信终端及射频模块等；而正在地面，一般运转的机房同样配备激光通信终端。操纵无人机和机房的激光通信终端，从而为灾区供给通信收集办事。取之雷同，FSO正在其他低空场景中均具备潜正在的使用价值。通信一体化手艺使得系统同时具有通信能力和高精度能力，具备提拔系统频谱效率、提高硬件资本操纵率、降低使用成本等特点。做为6G手艺成长的潜正在环节使能手艺之一，通信一体化手艺为挪动蜂窝收集付与了新功能，如测距、测速、定位、方针成像和识别等，以满脚聪慧交通、无人机、从动驾驶、人机交互等智能化场景的新需求。FSO同样具备能力，光谱的大带宽、视距 传输、无射频干扰、高能量效率等特征，为将来6G使用场景供给了的手艺根本和广漠的想象空间。光波段具有取之不尽的频谱资本，可同时用于通信和。光具有亚微米级波长和高指向性，合用于超高精度和电景。光无线通感手艺能够天然地融入已有的照明系统，届时，每一盏灯、每一个屏幕都能够成为将来6G光无线通感系统的一部门。做为将来6G次要使用场景之一，光无线通感系统正在实现超大带宽取超低时延通信、超高精度，以及低能耗、高私密性等方面，具有很大潜力。鉴于光波段取射频波段存正在惊人的类似性，且光器件手艺日渐成熟，为FSO使用于低空收集等通信范畴，供给了极大的可能性。FSO具备其他通信体例所不具有的劣势，可以或许很好地应对低空收集面对的挑和。因而，基于FSO的空六合一体化组网无望为将来低空收集的成长供给有价值的处理方案，该方案可分为卫星组网、近地大气层飞翔器组网，以及各个子收集之间及其取地面收集的互联互通（如图3所示）。FSO正在太空、大气层、建立矫捷通信链，所支撑实现的能力包罗以下两点。其一为通信机能提拔，操纵激光实现比微波传输更大的带宽、更低的时延和更高的保密性，正在部门场景中可替代微波通信。其二是地面收集弥补笼盖，因其具备无需正在特定介质中传输的矫捷性，所以可以或许正在地面无光纤收集的下供给大带宽通信能力。当前，特殊地舆下对高速通信的需求愈发火急。湖泊、江河、山区等复杂地形给光缆铺设带来了极大挑和，微波通信则正在带宽方面存正在，而FSO可敏捷正在大气中成立高速传输通道，无效处理了“最初一公里”通信问题。近年来，半导体激光器和光电探测器手艺的显著前进，鞭策了FSO通信的快速成长，使其遭到普遍关心。这些手艺改革不只提拔了FSO通信的机能，还拓展了其使用范畴。FSO 手艺以其奇特劣势，展示出庞大的成长潜力和广漠的使用前景。然而，因为FSO手艺本身存正在局限性，正在现实使用中仍面对诸多挑和。一是对的顺应能力差。FSO系统对气候前提很是，大气衰减即是影响系统机能的要素之一。截至目前，国表里针对大气传输特征已开展大量研究，并取得严沉进展，凡是会采用更高功率的激光器二极管、更为先辈的光学器件以及多光束来霸占这一难题，推出的产物具备全天候通信能力。二是传输距离取信号质量的矛盾凸起。跟着FSO传输距 离的添加，激光波束会发生扩散，导致领受端收到的光信号质量变差。激光链受光束发散角、强太阳布景噪声，以及大气信道对于信号的接收取散射等要素影响，正在颠末长距离空间传输后，其能量大幅衰减且信号质量严沉劣化。为处理这一问题，需要考虑正在空间激光通信收集中继节点处对信号进行放大及再生处置，满脚至下一节点的高机能数据传输需求。三是收发端瞄准问题。FSO做为一种视距宽带通信手艺，发射机取领受机之间需要具备严酷的视距传输前提才能实现通信。正在城市中，建建物的阻隔以及收发机的晃悠城市对收发两点之间的激光瞄准形成影响。目前，偏光法和动态法能够处理这一问题。四是激光的平安问题。激光束的平安性对于FSO而言是一个主要的问题。为避免激光束对人类的眼睛形成，光信号发射功率必需正在平安范畴内，这也了FSO的通信距离。低空收集做为低空经济的主要根本设备之一，具有不成 替代的感化。使其出庞大的经济潜力，推进现代财产系统的建立和高质量成长。FSO有帮于应对低空收集面对的挑和，满脚将来低空收集多种使用场景的需求，还能做为微波通信的无力弥补。相信正在不久的未来，FSO将发生庞大的效益，为将来低空经济的成长注入新的朝气取活力。