林孔杰，許藝雯，夏利娜，汪春輝

(1.福建省氣象服務(wù)中心，福建 福州 350001；2.福建省預(yù)警信息發(fā)布中心，福建 福州 350001)

0 引言

通信技術(shù)的變遷不斷改變?nèi)藗儷@取信息的方式，氣象app作為由專(zhuān)業(yè)氣象部門(mén)開(kāi)發(fā)的氣象類(lèi)信息傳播移動(dòng)類(lèi)應(yīng)用程序，對(duì)移動(dòng)氣象服務(wù)提出了更高的要求。氣象app不僅僅是將氣象服務(wù)產(chǎn)品展示在移動(dòng)手機(jī)端，還需要實(shí)現(xiàn)真正的智慧移動(dòng)氣象服務(wù)。5G技術(shù)的普及，將推進(jìn)移動(dòng)數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展熱潮，拓展5G技術(shù)在氣象app中的應(yīng)用，提升移動(dòng)氣象服務(wù)水平，推動(dòng)智慧氣象服務(wù)。

1 5G技術(shù)概念

5G(第五代移動(dòng)通信技術(shù))是具有高速率、低時(shí)延和大連接特點(diǎn)的新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)。面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量爆炸式增長(zhǎng)，為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供更加極致的用戶(hù)體驗(yàn)。5G是基于數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與4G之間可以無(wú)縫兼容，在5G無(wú)法覆蓋的地方，還可使用4G，為后續(xù)的5G全面鋪設(shè)提供了基礎(chǔ)。其特點(diǎn)如下:①峰值速率達(dá)到了10～20 Gbit/s，滿(mǎn)足高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)等大數(shù)據(jù)傳輸。②空中接口時(shí)延低至1 ms，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程應(yīng)用。③具備百萬(wàn)連接/平方公里的設(shè)備連接能力，滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)通信。④連續(xù)廣域覆蓋和高移動(dòng)性下，用戶(hù)體驗(yàn)速率達(dá)到100 Mbit/s。

相對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)，傳輸速率提升10～100倍，端到端時(shí)延達(dá)到ms級(jí)，連接設(shè)備密度增加10～100倍，流量密度提升1 000倍，頻譜效率提升5～10倍，能夠在500 km/h的速度下保證用戶(hù)體驗(yàn)。截止9月末，我國(guó)5G基站總數(shù)達(dá)115.9萬(wàn)個(gè)[1]，已建成全球最大規(guī)模光纖和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。5G基站、終端連接數(shù)全球占比分別超過(guò)70%和80%。隨著5G基站的不斷建設(shè)，5G技術(shù)的普及將推動(dòng)移動(dòng)氣象服務(wù)向智能化、個(gè)性化發(fā)展。

2 氣象App概念

氣象app作為天氣查詢(xún)軟件，其主要服務(wù)于用戶(hù)日常生活生產(chǎn)的需求，推送即時(shí)天氣情況。其中由氣象部門(mén)研發(fā)的氣象app不僅為公眾提供天氣推送、預(yù)報(bào)預(yù)警等天氣情況，還承擔(dān)為有關(guān)部門(mén)提供方向性、決策性的氣象指導(dǎo)服務(wù)。主要優(yōu)勢(shì)是氣象部門(mén)擁有大量氣象專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)，如地面、衛(wèi)星、雷達(dá)等觀測(cè)數(shù)據(jù)，可分析制作各類(lèi)氣象服務(wù)產(chǎn)品，提供個(gè)性化、屬地化、專(zhuān)業(yè)化氣象服務(wù)。

以福建省氣象局發(fā)布的知天氣App為例，該app不僅涵蓋天氣實(shí)況、逐時(shí)、逐日天氣預(yù)報(bào)等天氣數(shù)據(jù)，還提供各類(lèi)屬地化氣象服務(wù)、氣象科普講解、旅游交通等氣象服務(wù)，隨時(shí)隨地為專(zhuān)業(yè)氣象人員、航空人員、相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員提供專(zhuān)業(yè)化氣象服務(wù)。因此氣象app能第一時(shí)間向用戶(hù)發(fā)布?xì)庀笮畔?，各有關(guān)部門(mén)能隨時(shí)隨地準(zhǔn)確無(wú)誤地接收到信息。但4G網(wǎng)絡(luò)下的遠(yuǎn)程通信技術(shù)，無(wú)法支持高并發(fā)、多形式的氣象數(shù)據(jù)快速集成可視在氣象app上。因此5G技術(shù)的發(fā)展能夠大幅度提升移動(dòng)信息服務(wù)的質(zhì)量和效率，而且推進(jìn)了高新技術(shù)在氣象app中的應(yīng)用，促進(jìn)氣象app更智能化、個(gè)性化。

3 5G技術(shù)對(duì)氣象App的影響

3.1 強(qiáng)化數(shù)據(jù)服務(wù)，增強(qiáng)信息化、實(shí)時(shí)化

隨著氣象數(shù)據(jù)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，終端無(wú)法按需實(shí)時(shí)提供針對(duì)性的服務(wù)，也無(wú)法在線實(shí)時(shí)處理大量數(shù)據(jù)。5G高帶寬、低延遲的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)將促進(jìn)移動(dòng)終端的計(jì)算量成倍增長(zhǎng)。大量的數(shù)據(jù)傳輸將成為服務(wù)常態(tài)。氣象app整合了天氣實(shí)況、決策服務(wù)產(chǎn)品，自動(dòng)站監(jiān)測(cè)、預(yù)警、臺(tái)風(fēng)、專(zhuān)項(xiàng)服務(wù)產(chǎn)品以及更多專(zhuān)業(yè)氣象產(chǎn)品，從多維度展示精準(zhǔn)、及時(shí)的氣象服務(wù)。由于氣象產(chǎn)品如雷達(dá)圖等，各氣象要素及時(shí)、定量的實(shí)時(shí)信息，是用戶(hù)在使用app時(shí)的重點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)[2]，而4G通信不能穩(wěn)定地提供實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)，5G低延時(shí)、高速率的特征將提升app數(shù)據(jù)傳輸及更新的頻率，因而能夠提高用戶(hù)對(duì)于當(dāng)前氣象信息獲取的便捷性和直觀性。

3.2 融媒體，豐富交互多樣化

氣象app作為氣象媒體傳播關(guān)鍵載體之一，5G時(shí)代氣象信息服務(wù)的關(guān)鍵是在于加強(qiáng)手機(jī)app等氣象信息傳播平臺(tái)建設(shè)，研發(fā)特色的專(zhuān)項(xiàng)服務(wù)產(chǎn)品[3]。5G時(shí)代的到來(lái)，破除了網(wǎng)速的制約，氣象app將輕松地與新媒體接軌。有效運(yùn)用5G技術(shù)，能有效發(fā)揮氣象融媒體優(yōu)勢(shì)，將會(huì)說(shuō)話的氣象產(chǎn)品呈現(xiàn)給用戶(hù)。通過(guò)氣象app分享天氣現(xiàn)狀，用戶(hù)參與實(shí)時(shí)氣象播報(bào)，加強(qiáng)用戶(hù)互動(dòng)，提高用戶(hù)黏性。用戶(hù)參與氣象預(yù)報(bào)，用戶(hù)可將當(dāng)前天氣情況進(jìn)行實(shí)時(shí)自由發(fā)布，不僅能采用圖片形式，還能實(shí)時(shí)以視頻或直播等方式傳輸現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面[4]。5G技術(shù)為氣象直播提供了便利，直播中大數(shù)據(jù)量傳播、信號(hào)中斷、畫(huà)面卡頓等問(wèn)題也將得到解決，從而提升用戶(hù)對(duì)災(zāi)害性天氣的實(shí)時(shí)關(guān)注度，提升氣象服務(wù)質(zhì)量。5G技術(shù)的普及，同樣將打破VR等高新技術(shù)在氣象方面的應(yīng)用難關(guān)。依靠手機(jī)載體，通過(guò)VR的形式對(duì)氣象服務(wù)產(chǎn)品進(jìn)行虛擬增強(qiáng)，將天氣情況呈現(xiàn)于用戶(hù)，將提高氣象科普的互動(dòng)性，推動(dòng)氣象行業(yè)發(fā)展[5]。

3.3 氣象服務(wù)智能化

5G通信技術(shù)未來(lái)的發(fā)展必然是智能化和自動(dòng)化[6]，它能基于物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)，滿(mǎn)足不同用戶(hù)的多樣化及個(gè)性化需求。氣象app也將進(jìn)入智慧氣象時(shí)代，能服務(wù)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、教育、交通等行業(yè)，氣象app結(jié)合圖像識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)進(jìn)行智慧氣象服務(wù)設(shè)計(jì)。5G與大數(shù)據(jù)的結(jié)合，使每個(gè)用戶(hù)終端都是無(wú)處不在的信息終端，可實(shí)時(shí)采集氣象信息，感知并服務(wù)用戶(hù)的氣象需求，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化、智慧化氣象服務(wù)。大數(shù)據(jù)分析app與用戶(hù)的交互過(guò)程，對(duì)用戶(hù)行為習(xí)慣和關(guān)注點(diǎn)的把握，刻畫(huà)用戶(hù)畫(huà)像。結(jié)合特定應(yīng)用場(chǎng)景，提供專(zhuān)業(yè)化、定制化氣象服務(wù)，提升用戶(hù)的體驗(yàn)效果，提高為用戶(hù)服務(wù)的效率，實(shí)現(xiàn)智能感知、精準(zhǔn)泛在的智慧氣象服務(wù)。

4 5G技術(shù)在氣象App中的應(yīng)用

4.1 5G定位

通過(guò)移動(dòng)設(shè)備的定位服務(wù)，可以了解用戶(hù)周?chē)沫h(huán)境。5G定位具有高速移動(dòng)和超低時(shí)延的定位能力。5G的多基站共同協(xié)作能為用戶(hù)實(shí)現(xiàn)高精度實(shí)時(shí)定位，實(shí)現(xiàn)基于用戶(hù)需求的個(gè)性精準(zhǔn)、高端定制的天氣服務(wù)。氣象app作為信息通信設(shè)備，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)當(dāng)前環(huán)境的精準(zhǔn)定位與分析達(dá)到智慧交通、智慧旅游等效果。為用戶(hù)提供實(shí)時(shí)、精確的天氣現(xiàn)象，有效規(guī)避惡劣天氣所造成的危害。

4.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控

遠(yuǎn)程監(jiān)控是解決人類(lèi)處于高危環(huán)境作業(yè)的需求。遠(yuǎn)程監(jiān)控的應(yīng)用，使氣象觀測(cè)站無(wú)人值守已成為當(dāng)今地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)前的4G網(wǎng)絡(luò)已無(wú)法滿(mǎn)足遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用需求，而5G通信可以彌補(bǔ)4G網(wǎng)絡(luò)的不足，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離通信。通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)終端或無(wú)人機(jī)的超遠(yuǎn)程監(jiān)控，向其發(fā)出各種操控指令，完成氣象設(shè)備巡檢、維護(hù)等業(yè)務(wù)。同時(shí)將采集到的信息反饋給移動(dòng)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。遠(yuǎn)程協(xié)助氣象app實(shí)現(xiàn)移動(dòng)智能遠(yuǎn)程監(jiān)控，氣象人員將能隨時(shí)隨地監(jiān)控氣象設(shè)備，保障氣象觀測(cè)設(shè)備安全生產(chǎn)。

4.3 D2D技術(shù)

D2D即Device-to-Device，也稱(chēng)為終端直通。D2D通信技術(shù)是指兩個(gè)對(duì)等的用戶(hù)節(jié)點(diǎn)之間直接進(jìn)行通信的一種通信方式。在D2D通信網(wǎng)路中，用戶(hù)節(jié)點(diǎn)同時(shí)扮演伺服器和客戶(hù)端的角色，用戶(hù)能夠意識(shí)到彼此的存在，自組織地構(gòu)成一個(gè)虛擬或者實(shí)際的群體。D2D通信可以解決極端自然災(zāi)害引起的通信基礎(chǔ)設(shè)施損壞而導(dǎo)致通信中斷，不能進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)膯?wèn)題。利用D2D的發(fā)現(xiàn)功能，用戶(hù)能尋找鄰近區(qū)域的用戶(hù)，將災(zāi)害天氣分享給一定范圍內(nèi)的用戶(hù)，場(chǎng)景可應(yīng)用于景區(qū)、高速等圈定場(chǎng)所。還可及時(shí)告知附近用戶(hù)情況，使用戶(hù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常天氣情況，減少不必要的信息周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，及時(shí)預(yù)警，提升防災(zāi)減災(zāi)預(yù)警告警能力。

4.4 5G消息

5G消息是5G時(shí)代基于GSMA統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)通信業(yè)務(wù)。5G消息是5G時(shí)代升級(jí)版的“手機(jī)短信”，可實(shí)現(xiàn)文本、圖片、視頻等多種媒體類(lèi)型的消息收發(fā)。隨著網(wǎng)絡(luò)通信的普及，氣象短信漸漸被一些即時(shí)通信平臺(tái)取代。氣象app開(kāi)發(fā)基于5G消息的氣象短信定制功能不僅能豐富氣象服務(wù)形式，還能為用戶(hù)提供更加豐富便捷的氣象服務(wù)。如氣象部門(mén)使用5G消息發(fā)布?xì)庀箢A(yù)警，可以給群眾推送文字、長(zhǎng)圖、短視頻等“花式”天氣預(yù)報(bào)，讓預(yù)警信息更直觀，預(yù)警效果比單純的文字要強(qiáng)得多。相比短信，5G消息具有較強(qiáng)的社交功能和個(gè)性化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)“信息即服務(wù)”[7]。還可以結(jié)合人工智能、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等，為用戶(hù)提供高效的智能服務(wù)，滿(mǎn)足用戶(hù)豐富的信息溝通需求和多樣化的服務(wù)需求。此外5G消息有運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)，氣象app與運(yùn)營(yíng)商對(duì)接，接受?chē)?guó)家相關(guān)部門(mén)監(jiān)管，不僅能保證氣象數(shù)據(jù)來(lái)源的可靠性，而且能使氣象數(shù)據(jù)安全得到保障。

5 結(jié)語(yǔ)

5G技術(shù)的推動(dòng)下，氣象app也將更信息化、多樣化、智能化，同時(shí)促進(jìn)氣象app與人工智能、VR等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，提升了用戶(hù)交互體驗(yàn)。隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展與實(shí)踐，將拓寬氣象app應(yīng)用場(chǎng)景，使氣象app往高質(zhì)量服務(wù)水平發(fā)展，為智慧氣象服務(wù)注入新的活力，進(jìn)一步推動(dòng)氣象服務(wù)發(fā)展。