当好冬奥通信保障“尖兵”
2022-03-07
苗守野,中国联合网络通信有限公司高级工程师,国家重点研发计划“科技冬奧”重点专项——复杂、极端条件下的可靠5G通信与先进网络示范建设项目承担单位中国联通部门负责人。
作为中国联通5G共建共享工作组组长,曾任中国联通集团运维部无线网络优化处处长、中国联通湖北省分公司副总经理、中国联通集团5G推进领导小组办公室副主任。组织5G共建共享全球首创共享技术标准制定,牵头制定多项3GPP国际标准,推动我国5G技术及产业链创新突破,并获通信行业科技进步一等奖和管理创新一等奖。
作为最新一代移动通信技术,5G已成为名副其实的“中国名片”。北京2022年冬奥会是世界级体育盛会,也是向世界展示中国通信实力、展现中国5G成熟应用的最好舞台。但与此同时,冰雪环境地形复杂,冬奥会5G网络保障面临严寒、强风等自然条件限制和高通量、低延时等技术难题,给网络建设和运营服务带来很大挑战。
苗守野是国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项——复杂、极端条件下的可靠5G通信与先进网络示范建设项目承担单位中国联通的部门负责人,日前他介绍了如何为北京冬奥会打造一张智能、绿色、泛在的高质量5G网络。
问:为北京2022年冬奥会和冬残奥会提供通信保障,主要面临哪些挑战?
苗守野:冬奥会之所以受到世界上广大体育爱好者青睐,与其在极端条件下竞技密不可分。在极端环境下,要使竞技和观赛体验好,对通信保障要求非常高。尤其是在冬奥高海拔极低温的情况下,风又很大,对整个通信基础设施的建设运行维护,挑战非常大。
首先,高海拔长赛道给通信信号连续性带来挑战。以延庆高山滑雪赛道项目为例,整个赛道海拔高度达2000米,长度超过3000米,是很崎岖的山路。再者,它本身海拔落差很高,整个赛道海拔落差超过830米。同时,运动员运动过程中速度又很快,从出发点到结束点的时速能够达到100公里以上。所以对通信建设来讲,挑战非常大。
高铁5G超高清演播室现场测试
其次,超低温给设备稳定运行带来挑战。通信设施中,电子元器件非常重要,对工作温度有特殊要求。一般来讲,很多设备都安装在机房,有空调使它保持恒温状态。但是室外赛道不可能有这样的环境,怎么保证超低温情况下,通信设备照样能稳定运行,是一个问题。
再次,超强风给设备稳定运行带来挑战。因为基站都装在山顶,设备一般挂在包杆、铁塔上,风大的时候往往容易被吹落,或者方向被吹歪,这对信号的覆盖造成不利影响。所以,怎样对抗强风,保障设备稳定运行,这也是一个大问题。
总的来看,高海拔、超低温、超强风对通信保障带来巨大挑战,这也是科技冬奥本身需要解决的主要问题。
问:咱们是如何克服这些困难的?
苗守野:面对高海拔、超低温、超强风等问题,团队研发了一系列技术,在传统通信设施保障基础上,从科技冬奥入手,针对北京冬奥会做了很多创新。比如低温自加热技术,保证设备在恒温环境下运行;实心介质的谐振仓滤波器,保证设备在低温环境下稳定运行;新型防风阻设计,应对强风……
设备研发后,我们进行过珠峰直播。2020年,在海拔5000多米的珠峰大本营,建设了5G基站。利用这些设备,通过高清摄像头回传,人们用手机就可以随时看到珠峰的情况。在“十三五”成就展上,我们也做了直播展示。这些都是具体的应用案例,从中我们的技术得到了充分验证。
问:北京冬奥会是两地办冬奥,有世界上目前最先进的京张高铁。如此之快的京张高铁,飞速行驶的列车,咱们在通信技术上是如何进行保障的?
苗守野:高铁是我国一张亮丽的名片。作为智慧高铁,京张高速铁路车速很快,时速达350公里。
智慧高铁离不开通信设施的保障,但要保障高铁上信号覆盖的连续性,其实面临很多困难。比如车速很快,整个车厢的穿透、损耗又很大,信号传不进去。同时,京张高铁将近一半的旅程都是隧道旅程,所以覆盖难度很大。
针对这些问题,在传统5G基站的基础上,我们研发了一款更适合高铁场景应用的基站。它的特点是有8根天线,能够做到“八收八发”,信号更强,更容易穿透车厢,保证车厢里信号的覆盖。同时,整条沿线下来,配备了400多个这样的基站,足以保障车厢信号的覆盖。
冬奥会海坨山区域高海拔环境下的基站建设
另外,还要解决信号连续性的问题。这400多个基站,车速又很快的情况下,如何保障信号在不同基站之间切换时,信号保持连续?这方面,我们开发了超级小区合并技术,也就是把附近几个基站的信号合并成一个信号。从终端看,这样就减少了切换次数,信号也能保持连续性。
问:举办体育赛事时,在体育场馆里除了运动员,还会有大量观众、媒体和工作人员。这么多人对于通信容量的需求,咱们是如何解决的?
苗守野:大型场馆人很多,如何保障它的网络容量够用,满足人们的通信需求,是一大问题。我们研发了一些适合室内安装的新型5G微基站设备,它们个头小,但本领很大。在300兆带宽的情况下,设备峰值传输速率能达到3.4GB每秒,这是业界最高的传输速率。单个5G微基站,就可以满足上百个用户的通信需求。以“鸟巢”为例,我们安装了上千个这种微基站设备,可以保障整个场馆的通信需求。
问:从观众角度看,如何享受5G技术带来的智慧观赛体验?
苗守野:智慧观赛是目前大家很关注的一个点,尤其是看这种大型赛事的时候,怎样有更好的观感体验?为了给广大观众提供更好的观赛体验,我们做了很多工作。
有了5G回传功能,我们把赛场上所有机位拍摄的视频,通过整合,让用户可以在手机上选择不同的角度看。同时,用户也可以看经过编辑整合处理的视频。总之,用户足不出户,就可以实现在手机上360度无死角观赛。
赛场外的观众可以通过上述方式去看,赛场内的观众同样如此。对场内观众来讲,所坐位置可能限制了观赛角度,但是结合现场感受,再用手机APP的方式看,可以实现多角度观赛。
我们做过测试,现场和手机上看到的视频时间差只有半秒左右,观感体验非常好。除了速度上的提升,在5G技术保障下,竞技比赛中一些关键瞬间的呈现更加完美,观众观赛体验将会更佳。
问:冬奥会之后,5G技术如何更好应用到日常生产生活当中?
苗守野:这次为了打造科技冬奥,我們做了很多技术研究,包括设备和应用的研发等,积累下来的很多经验可以在未来生产生活中进一步推广。比如在比赛场馆所做的基站建设、运行、维护等,相关技术可以复制到公众通信网上。
速滑馆5G下载速度测试
在应用方面,智慧观赛相关技术不光可以用于观赛,未来在智慧医疗、智慧教育、智慧安防等各个领域,都可以应用。5G回传技术等,结合云技术,可以融入生活的方方面面。
另外,我们提供的智慧观赛未来可能成为风靡的应用,因为它本身是很好的体验。之后大家在观看其他比赛时,也相应会有更好的体验。希望今后有更多更好的应用出现。
5G通信为保障北京冬奥会积累了宝贵的技术创新和运营经验,我相信这对推动中国的5G发展,推动数字经济更高质量发展,具有深远意义。
问:您刚刚提到,技术后续可能还会应用到医疗、教育等其他领域,能否举个例子?
苗守野:智慧教育方面,目前联通做得比较好。这两年,由于新冠肺炎疫情,学生常在家里上课。但在家里上课有一个问题,就是坐在电脑屏幕前,学生没有在教室上课的感觉,容易偷懒。怎样才能实现学生在上课的时候,坐在电脑前也有类似在教室的感觉?我们采用了5G大带宽传输技术,包括影像全息技术等。
在武汉,我们成立了联通云启,专门做智慧教育,就是把一些好的教育资源、教育场景提供给学生,让学生有身临其境的感觉。学生置身其中,虽然是在教室外,但仍有一种在教室内学习的感觉。除了环境,还可以用更好的教育资源、更有名的老师,这些方面也有实际应用,目前正逐步被学生和家长接受。
4G改变生活,大家都深有体会。实际上,5G基于大连接、高速率、低时延这种技术特性,给我们的美好生活带来了更广阔的想象空间。一句话,4G改变了我们的生活,未来5G一定会改变我们的整个社会。