【中泰证券】5G-A通感一体赋能低空经济.pdf

2024-04-01
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1、低空经济已至,产业密集催化

低空经济的基本含义


低空经济是一种新型的经济形态:低空经济是以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引,辐射 带动相关领域融合发展的综合性经济形态,具有产业链条长、辐射面广、成长性和带动性强等特点。 ◼ 低空经济、通用航空和无人机关系:低空飞行活动包括警用航空活动、海关航空活动和通用航空。通用航空是低空 经济的重要组成部分,无人机产业是低空经济的主导产业。我们认为三者互相互相促进、相辅相成。


低空经济发展历程


全球低空经济发展历程:其先后经历了早期应用探索阶段和规范化发展阶段。其中在早期,由于低空技术不成熟,因 此以低空旅游和在农业、工业的探索应用为主。2010年以后,随着低空飞行技术的愈发成熟和应用的多元化,规范化 监管成为这一时期各国低空经济发展的主要任务。当下全球低空经济正处于进一步的应用普及阶段。 ◼ 我国部分地区已领先开通相关航线:据相关统计,2023年仅深圳就新开通无人机航线77条,累计开通航线156条,完 成载货无人机飞行量超60万架次


政策密集催化,助力产业发展


中央政策引领,顶层设计逐步完善。低空经济定义最早于2010年出现,低空空域管理改革逐步开启。自2021年初 “发展低空经济“首次纳入国家级规划以来,随着技术创新发展,我国低空经济进入快速发展阶段,2023年底中央 经济工作会议正式将”低空经济“列为国家战略性新兴产业,2024年3月,低空经济首次写入政府工作报告。


地方积极响应,多地规划密集出台。从2024年地方两会政府工作报告来看,20余个省份已将低空经济纳入政府工作 议程,在建设通航机场、组建发展通航机队、低空飞行器制造产业链等方面进行布局,并对有人机无人机、军用民 用、国企民企等与低空经济发展相关的产业和企业全方位加大支持力度。


低空经济前景广阔,产业价值加速释放


万亿市场空间,成长潜力可期。根据云图智行及前瞻产业研究院数据,2013-2022年全球无人机市场快速增长,通用 飞机交付量波动上升,2022年达到2818架,同比增长6.5%,销售额229亿美元,同比增长6.2%。我国低空经济产业较 发达市场相比仍处于追赶阶段,随着政策引导及技术迭代,将迎来发展良机,2021和2022年中国低空经济行业市场规 模分别为2.34万亿元、2.5万亿元,预计到2035年将达到6万亿元,空间翻倍。 ◼ 低空空域满足多种应用场景需求。当前已进行商业化探索的应用领域包括物流、农业、旅游等,随着空域管理与技 术发展完善,下游场景有望向生产作业、公共服务、航空消费三大方向持续拓宽,商业模式将趋于成熟。


低空经济数字网络架构


低空经济数字网络架构:可分为物理设施层(飞行器系统、数据存储系统、地面控制系统)、信息基础设施(通信 网、感知网、导航网、气象网、算力网)、数字化空间层(空域数字化、设施数字化、运营管理平台)、应用层 (对外接口、创新应用)。


2 5G-A商用元年,拓展多种场景

5G-A承前启后,当前聚焦R18演进


5G-Advanced(5G-A)起承上启下作用:根据网络演进版本,5G-A预计包含R18、R19、R20三个版本,当前R18的 大部分工作已经完成,预计将于2024年中完成标准冻结。R18主要围绕现网能力升级、增强行业适配能力、新方向探 索三方面持续演进。 ◼ 具体体现为:现网能力升级方面,R18主要研究上行MIMO增强、非地面网络、网络节能、XR增强技术等;增强行业 适配能力方面,R18主要为降低轻量级UE复杂度、研究低功率UE唤醒信号和接收机提高终端能耗效率等;新方向探 索方面,R18推进空口引入人工智能机制和全双工技术。


5G-A较5G性能大幅提升,可赋能下游六大应用


5G-A在5G性能基础上进一步提升:5G-A下行速度可达万兆,上行速度达千兆;可支持eRedCap及无源物联;低时延方面可 降低至4ms;位置精度达到厘米级;此外,通感方面加入感知能力,感知距离、速度等。 ◼ 拓展三大新场景、赋能六大类应用:三大场景包括:UCBC(上行超宽带),可实现上行带宽能力十倍提升;RTBC(宽带 实时交互),可支持大带宽和低交互时延; HCS(通信融合感知),可提供厘米级定位和感知能力,应用于室内数字化管 理,智慧交通和低空无人机等场景。六大应用包括:沉浸实时,智能上行、工业互联、通感一体、无源物联和天地一体, 从支撑万物互联到使能万物智联。


5G-A主要特征1:通感融合


通感融合:是指在通信模块中赋能感知功能,利用通信系统的频谱资源、空口技术、硬件资源处理单元等接收感知信号并 进行处理,基于核心网的深度分析、智能化运算及能力开放,实现多维多粒度的环境和目标感知功能并提升系统频谱效率、 硬件效率和信息处理效率。 ◼ 未来通感演进方向:5G-A通感融合网络架构向着通感智算一体化方向进行演进,引入通感智算一体化的核心网、通感智算 多功能无线接入网和具有通感智算能力的多功能移动终端,通感智算一体化的核心网可对外开放感知服务。


5G-A主要特征2:天地一体化


下一代网络趋势:未来6G主要表现为天地一体化,天地一体化信息网络包括卫星互联网、地面互联网和移动通信网互联互 通,建成“全球覆盖、随遇接入、按需服务、安全可信”的天地一体化信息网络体系。 ◼ 5G-A将推进天地一体化融合网络:支持地面基站、不同轨道高度的卫星以及中高空飞行器等各类网络节点间的融合,构建 包含统一空口协议和组网协议的服务化网络架构,实现全球无缝地理覆盖。


5G-A主要特征3:网络智能化


5G-A使能网络智能化:如可服务网络、安全、管理等领域,将云网大数据资源通过人工智能算法转化为云网的智能 规划、业务分析、故障诊断、动态优化能力。 ◼ 引入NWDAF(网络数据分析功能)标准网元:NWDAF是人工智能+大数据的引擎,具备能力标准化、汇聚网络数据、实 时性更高、支持闭环可控等特点。MDAS(管理数据分析服务)是3GPP SA5正在研究的服务能力,它与人工智能和机器学 习技术相结合,为网络服务管理和编排带来了智能化和自动化 。


5G-A主要特征4:交互式通信


5G-A赋能交互式通信:是指在实时通信的基础上搭载新的数据的传输通道,为用户提供除音视频之外的更丰富的实时交 互服务。5G-A建立与IMS音视频通话同步的数据通道,同步叠加AR及听觉、视觉、触觉、动觉、环境等信息,实现全沉 浸式体验。 ◼ 5G爆款应用有望加快出现:随着网络技术、视听技术、内容生态的持续发展,AR/VR/MR/裸眼3D等新业务有望加快推 出,并成为5G杀手级应用。


3 5G-A通感融合,低空信息基石

建设低空“四张网”,空联网不可或缺


低空智能融合 “四张网”:包括“设施网”、“空联网”、“航路网”和“服务网” 。其中,设施网指支撑低空飞行业 务的各种物理基础设施,如起降站,能源站等;空联网指通信、导航和感知等信息基础设施,是将低空数字化成可 计算空域的关键;航路网指提供空域和飞行数字化管理和服务能力的核心平台(操作系统);服务网指组合数字化管理 和服务能力而构建的赋能各低空经济管理和业务主体(如政府方、空管方、管理方、运营方、业务方等)的应用。


5G-A赋能低空经济,未来大有可为


低空飞行器当前面临的通信网络痛点:由于低空空域高度可达地面以上 1000m,而现有无线通信网络(4G/5G 网络)的有 效覆盖高度大致为 150m 左右,所以通信基础设施需要进一步突破和完善,最终解决方案可能是专用通信链路/网络、5G-A 通感一体化网络、未来的低轨卫星网络。目前而言,最快速、便捷的网络模式便是5G-A网络。 ◼ 空联网主要作用:即建设覆盖全域的多方位多模态的通信、导航和监测等信息基础设施,将低空空域和飞行器信息数字化, 搭配 SILAS 系统的智能处理能力,对低空所有飞行器的精细化监测、识别、定位和报送,以及为空中人员提供网络通信。


5G-A通感一体提供面向低空应用的信息服务能力


主要目标:为实现对无人机的有效管理, 需要监管者能在任何时间任何地点与任何无人机保持低时延的双向通信, 以保 证监管者对无人机能看得见、 叫得到、 管得住。 ◼ 整体技术架构:中间层为通感算一体化,可为无人机等提供飞行监管、全生命周期管理等服务能力。向下对接制造商、 应用能力提供商等,向上与监管方、运营方交互,并赋能行业用户以多种应用、数据、管理信息等能力。


5G-A网络服务能力一:全生命周期身份管理服务


主要服务:统一身份认证能力。可以有效提高无人机的安全性、可管理性和可追溯性,是构建无人机全生命周期高速信 息通道的关键。身份信息统一认证流程包含了注册、 分发、 认证和权限管理四个环节, 分布在无人机的研发制造、 认 证适航、 流通运行和监管服务的全生命周期, 支持随时随地获取无人机的身份、 所属权、 运营人等诸多信息。


5G-A网络服务能力二:智能辅助决策服务


主要服务:协调多个无人机的任务分配、路径规划和数据的传输,实现无人机的整体监控、任务调度和资源管理。在无 人机通信中,网络资源包括无线频谱、带宽、信道等。通过动态路由选择,可以根据当前网络资源的利用情况和无人机 的通信需求,实时调整通信路径,选择最优的路由方式,使得各个无人机之间的通信负载均衡,充分利用网络资源 。


5G-A网络服务能力三:安全管理及定位追踪能力


主要服务:1)鉴权授权: UAV 在启用 UAS 服务连接之前, 3GPP 系统可依托于成熟的安全管理机制实现对 UAV 的接 入或通信的授权, 即 USS 在 3GPP 系统的支持下, 通过 UUAA 过程进行认证和授权。2)位置追踪: 基于 5G 网络能力 可实现对单个 UAV 或指定区域内无人机设备位置信息的实时获取。


4投资建议

5G-A在低空经济中起到网络支撑作用


低空经济产业链:上游为主要的原材料及零部件;中游为低空经济的核心部分,包括载荷、低空产品和地面系统,其中 5G-A在地面系统中起到网络支撑作用;下游为与产业进行融合。 ◼ 5G-A为主的通信网络作用:为低空飞行器等提供飞行监管、全生命周期管理等服务能力。同时,也可为低空飞行器上的 乘客提供网络覆盖。


组合导航为低空飞行器视觉系统


导航系统可以为低空飞行器提供姿态、方位、速度和位置的信息,以及加速度和角速率等,用于飞行器的正确操纵和控 制。导航系统关键指标在于精度和可靠性,可以通过采用更高级别传感器或组合导航两种路径提升,前者优点在于算法和 软件简单,满足软件的适航较为容易,但成本偏高,GNSS(全球导航卫星系统)+惯导组合导航或成为理想方案。GNSS 更新频率低,延迟达100ms,不足以支撑实时位置更新,IMU更新频率>100Hz,延时<10ms,弥补GNSS实时性缺陷,两 者结合实现应用场景和定位精度互补,大幅提升定位系统精确度。




(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)


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