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【前沿】5G时代来临,气象服务和数据将如何升级?



本文科学顾问

5G通信技术专家 杨斌博士
国家气象信息中心高级工程师 王鹏


速读版本

现代气象预报核心就是“算”,数据越丰富,计算速度越快,预报就会更加精细。在5G时代,随着通信速度提高、数据传输时延降低、海量数据快速交汇,气象信息的监测、预报、传输模式可能发生改变,人们将获得更精细化、个性化的服务信息。是不是有点儿不解渴?那就来看深度版本吧!

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1、5G意味着什么?

 

人们对5G最直观的印象是快——5G与4G、3G、2G的区别,就是频率更高,带来的数据传输能力和速度的不同。这其中原理是光速=波长x频率”电磁波知识:频率越高,速度越快。但同时,频率越高,越趋近直线传播,绕过障碍物的能力越弱,5G信号的覆盖能力会比4G大幅减弱。

首先,人们对5G“能力”最直观的理解,称作“增强型移动宽带”。其带宽是4G的10倍,10Gb/s至20Gb/s的峰值速率形成了质的提升。进入5G时代,现有场景下的卡顿基本会被消除,原本需要几分钟下载的电影,可能只要几秒钟就可以。
其次,上面提到,5G的覆盖能力较差。一个5G基站大约只能覆盖半径100至300米的范围(2G基站的覆盖半径约为5公里至10公里)。
因此,实现5G商用,必须建设密度更大的基站网络。按照理论值来计算,要满足5G标准需求,5G基站的建设密度至少为4G基站的3倍。当然,我国通信公司已为5G开发了“微基站”这种“神器”。更重要的是,海量基站的联网布局,使得在5G时代,“万物互联”成为可能——
未来,可穿戴装备、家电、交通工具、道路上的基础设施都可能是物联网设备。设备密度无限上涨,海量终端传感器数据汇聚到云端所带来的通信压力,是目前通信网络无法支撑的。5G则能解决这一问题(第三部分有详解)


我国华为公司认为,

增强移动宽带”“低时延高可靠”“海量大连接这三大5G应用场景,是未来万物互联、高度智能化的技术基石。要想实现未来城市的智慧交通、智慧防灾、智慧健康,需要超高速数据传输,还需要5G微基站站网来实现海量数据点的大规模连接。 

美国高通公司指出,

5G技术将成为和电力、互联网等发明一样的通用技术,催化未来的转型变革,重新定义工作流程并重塑经济竞争优势规则。

在国家气象信息中心高级工程师王鹏看来,

5G为万物互联、打造关键业务型服务提供了强有力的网络支撑。如果说现在的物联网是物的简单响应,5G下的物联网则能支撑海量设备之间物对物的对话,冰箱自主发现冰箱里牛奶所剩不多,便上网直接下单购买牛奶。如果说现在的无人驾驶是野地驾驶,每辆车都把其他车和人当作怪兽躲着走;5G下的无人驾驶就是文明驾驶,车联网,车与车互相对话,规划着走。


2、气象通信能力会实现飞跃吗?

 

 

将5G技术应用在气象领域,会带来哪些改变?首当其冲,当然是通信能力的改变。简单来说,在5G网络覆盖到的地区,海量气象数据可以通过5G网络快速传输,提升全国气象站点的通信能力,满足观测、防灾减灾、预报和人影业务等对气象通信网络的需求。


 在现有通信能力下,为了保障数据稳定可靠传输,国家级气象站都需要实体的地面专线;随着5G站网在未来广泛布设,其所能覆盖到的区域,5G能够提供可靠的通信网络支撑

 实现5G覆盖后,它可以提升站点设备远程操作和巡检能力实时远程操作结合实景直播、5G无人机,为观测、人影、防灾减灾业务提供支撑,大幅提升设备调试和巡检的效率,降低维护成本。

 5G网络提供的移动宽带网,还能够支撑天气实景视频直播的实时回传和共享满足短临预报业务、人影业务、防灾减灾业务、气象公共服务和观测场实景监视等需求。

 5G能使气象通信能力大幅提升。在现有的网络环境中,已经实现了多普勒雷达体扫径向数据秒级送达预报员桌面。但这仅限于在气象专网的环境下,且针对特定用户。而在5G网络下,雷达数据实时传输,不仅能摆脱专网束缚,甚至还能共享到移动端,让秒级传输从“有线”变为“无线”

 

全球气象界都开始思考如何迎接5G时代。世界气象组织提出信息系统WIS2.0战略,强化数据应用。我国气象部门将积极参与设计建设,开展全球服务,更好地展示大国风范。


3、5G将掀起气象行业变革吗?

 

变化不仅于气象业务本身,5G的万物互联将会给气象行业带来更大的变革。

·    5G一大特点,是改变数据的传输方式——

 在目前的通信网络中,即使是两个人面对面拨打对方的手机、传输照片,数据都要通过基站进行中转的,包括控制信令和数据包。

 而在5G时代,数据传输可以实现“D2D”,也就是Device to Device。在同一5G基站下的两个用户,如果互相进行通信,他们的数据将不再通过基站转发,而是直接从一个移动终端到另一个终端。

试想,如果气象站网建设与5G站网建设深度合作,覆盖全城的高密度5G基站都能够成为气象信息的采集、传输、交互“点”,这些“点”所连成的“网”将给气象行业带来巨大变革。

对于智慧城市来说,智能化的防灾减灾是极其重要一环。借助于万物互联以及高速的信息传输,气象灾害预警信息发布、突发灾害事件多部门多单位联动、远程救助等,都会在时效上得到显著提升。

 

气象服务的覆盖面也将随着5G升级。

一个基层气象服务人员在做现场服务时,能够通过5G网络连接到省级气象部门的业务平台,调取更加丰富的数据和预报产品,这就能够实现气象服务业务深入田间地头

 

·    会有更多设备参与社会化观测。

无处不在的环境数据传感器,甚至可穿戴设备,都会大量采集天气信息。

在现有网络下,社会化观测也在尝试,如法国有一款“给我指错”APP,人们可以在任意地点给气象局做的精细化预报挑对错,反馈数据;美国尝试通过雨刷器的级别识别降雨强度

而5G高密度的特性,使更多设备实现互联,服务也更具个性化。可以想象,以后开车时,你会收到前方不远处路灯上传感器传来的环境信息。

“2G时,人们根本无法想象手机能够看视频;而4G时,视频直播和短视频的APP紧紧抓住了人们的眼球。同样,随着5G网络的普及,更宽的移动宽带和海量万物互联,必将深刻改变整个行业的‘内生态’。”王鹏表示,“在5G站网建设过程中,包括气象行业在内,这些与民生相关的行业应当主动融入,深度合作,在‘借力’和‘融合’上找到搭乘5G东风的切入点。”


当然,随着5G时代到来,海量数据实现高速传输,如何运用好万物互联时代的数据,就显得更加重要
王鹏认为,应综合应用人工智能、云计算等技术解决数据爆炸问题。
此外,还要做好数据治理,通过不同方式满足用户的数据需求。这就好比我们打开手机地图,不会一次加载全部信息,而是只获取用户关注的区域和图层。”










 

 

 

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