临空科普丨高空平台站(HAPS)介绍之二（潜在用例）

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HAPS具备接近100%地理覆盖能力，且延迟低于卫星系统，因此可以在交通干道沿线提供更可靠的网络连接服务。HAPS系统还可以为地面边缘计算设施提供网络连接，进一步降低近实时服务的时延。

下图显示了西班牙索里亚地区的网络覆盖模拟结果，该区域可以通过一架HAPS实现服务，提供99%的区域视距内网络连接能力。

部分移动运营商已开展了HAPS服务能力的实际测试。下图展示了在乡村道路和村庄等典型白点区域内的路测吞吐性能表现。测量采用车载普通智能手机终端进行，并对比了HAPS与地面网络服务的表现。

虽然在靠近地面基站的区域HAPS可能无法提供与地面网络相同的峰值吞吐量，但其在整个测试区域内展现出了优秀的频谱效率（SE）。

测量结果表明，HAPS可以提供广域的均衡性能覆盖，而地面网络的服务性能则因距离基站的不同而波动较大。

HAPS可以轻松集成进现有的地面网络，这也是未来发展的必要要求。由于频谱是一种稀缺且昂贵的资源，HAPS解决方案需要高效使用频谱，并与地面网络实现共存。在这一应用场景中，两种技术互为补充，以实现网络能力的最大化。

HAPS是在农村地区广泛利用中频频段（如2.6GHz）唯一可行的方式。目前该频段在城市中作为容量层使用，但由于传播特性限制，在农村地区通常未被部署，因为其更容易受到地形障碍的影响。借助于HAPS的视距传播特性，即使在农村地区也可以充分利用2.6GHz频段，而且不会对地面网络产生干扰。出于同样的原因，毫米波频段（mmWave）也可以被用于固定无线网络接入（FWA）场景。

HAPS将在5G及未来网络发展中扮演日益重要的角色，并将与低轨卫星（LEO）系统协同运行。目前，地面基站天线大多向地面倾斜，因此地面网络并不适合为某些空中应用（如农业或巡检，通常位于白点区域）提供服务。而HAPS平台可以为这些空中场景，甚至城市空中出行用户，提供稳定连接。

应急通信与灾后恢复

自然灾害和恐怖袭击可能会破坏地面移动网络，甚至影响应急通信服务。HAPS可通过提供通信平台支持搜救和应急团队的协调工作，从而在关键时刻挽救生命。此外，网络连接还能帮助相关人员恢复其他关键基础设施，例如供水、交通和能源供应。

由于HAPS具备广域覆盖能力、可持续提供数天不间断连接、能够抵御局部灾害影响以及快速部署的特点，它是支持灾害救援任务的理想选择。此外，在地面网络瘫痪的情况下，HAPS还能恢复公众的紧急呼叫功能。一架HAPS飞行器的覆盖范围远大于地面“移动通信车”应急方案，并且能更灵活地重新部署至受灾区域。

HAPS飞行器可预先待命于机场，在发生紧急情况时迅速前往目标区域，通过提供安全、可靠的连接支持应急恢复工作。必要时，还可以部署一个自带电源（如柴油发电机）地面站，并通过卫星进行回程连接，以支撑HAPS运行。该系统可作为现有应急通信体系的一部分进行部署，以增强灾害管理能力。

HAPS理念已在实际灾害中证明其价值，例如2017年波多黎各和2019年秘鲁的灾情中，HAPS就发挥了关键作用。

物联网

物联网（IoT）是指各种车辆、机器、家电、设备和传感器的互联互通。通过对数据的分析利用，物联网可用于优化流程、降低成本，并探索新的商业机会。移动网络在物联网中的作用是将采集到的数据传输到应用程序或其他设备中，在那里进行数据处理。在电力供应受限的情况下，可靠性和高效的数据传输是基本要求。运营商还可能需要提供安全性、隐私保护和自组织网络功能，以支持大量种类各异的设备连接。

在工业领域，物联网可用于支持数据分析和机器学习，以提升自动化水平。工业物联网的一些典型应用包括智能电网、智慧城市、智能制造和互联物流。物联网还能实现预测性维护和智能能源管理，最大限度减少人工干预，其另一项优势是提升工业安全水平。

许多物联网应用对容量的需求并不高，因此，可以部署数量相对较少、但服务范围广的HAPS飞行器来支持即使是高度分布式的物联网部署。HAPS能够支持增强的拥塞预测与控制方法，以优化网络性能。同时，HAPS可复制地面网络的安全性与隐私保护能力，并能实现网络切片功能。

HAPS还可支持V2X（车联网通信），即车辆与一切（基础设施、其他车辆、网络、设备及行人）之间的通信。V2X通信能够提升道路安全，增强整体交通效率（例如减少拥堵），并通过数据分析和车辆协同实现节能，同时支持车与车之间的直接通信。HAPS可提供全面的地理覆盖，以满足该应用场景的需求，同时还可连接地面边缘计算设施，进一步降低延迟，从而支持接近实时的服务。

活动及旅游高峰期临时网络覆盖

大型活动（通常是体育赛事）会在短时间内吸引大量人群聚集到某一地区，从而大幅增加对蜂窝网络容量的需求。在这类活动中，来自全球的粉丝和电视制作团队可能连续数周聚集于某一地点。在地形复杂、难以实现100%覆盖的区域，HAPS是一种便捷的临时覆盖和容量扩展方案。

例如，HAPS可为达喀尔拉力赛（在撒哈拉、沙特或南美的沙丘中举办）、环法自行车赛（覆盖范围广）、冬季奥运会（如山地中）提供稳定的视频流和安全服务支持。HAPS同样可用于拉普兰地区的越野滑雪比赛，如瓦萨越野赛（Vasaloppet）以及长达220公里的极限赛Nordenskiö

ldsloppet。

对于此类应用场景，HAPS的主要优势在于其提供的全域覆盖，这在非常规地形条件下是其他

技术无法实现的。这种覆盖还能实现新型的视频流传输方式，如无人机视频直播。HAPS的服务区域半径和容量可以灵活调整，以满足活动的具体需求。

热门旅游岛屿在旅游旺季也会出现短期容量激增的情况，而在这些区域扩展地面网络通常面临挑战。HAPS可以在登山热点地区提供互联网连接，满足游客查阅地图等需求。HAPS还能根据客户需求灵活调配，例如夏季服务偏远岛屿，冬季转而覆盖山区。

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