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5G 无人机系统(UAS)及其Usecase们

2020-07-12 18:26 性质:转载 作者:开元大大叔 来源: 5G网络与协议
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周末了,接着交作业!攒篇不烧脑的文。

大家可能都知道了汽车的自动驾驶系统V2X(科普文章见CV2X基本广日股份股票分析 小结),而是无人机系统,即Unmanned Aerial Systems (UAS),等于将5G技术拓展到无人机控制领域。通常印象中,无人机在现实生活中的用途可以拓展到如下领域:

期货市价更多公共无人机的用例如下:

随着5G使用案例的发展,需要新的研究并引入更丰富的新功能,3GPP工作组在这方面做了大量工作以在5G系统引入并满足无人机系统(UAS)的需求,同时也要确保5G网络的其他用户不会因为引入无人驾驶飞机系统而业务受到影响。

5G关于无人机系统的技术规范进展汇总如下:

R15期货市价:Enhanced LTE Support for Aerial Vehicles

在R15中,主要研究使用LTE网络服务飞行器的能力,相关报告已经发布。确定使用基于UE的解决方案,基于网络的解决方案,下行链路干扰migration,上行链路干扰migration,移动性能和空中UE识别的进一步性能增强。另外,R15中也针对飞行UE对eNB的干扰也做了更新,不如在36.331中定义了两个新的测量报告H1和H2以帮助eNB处理与UAV相关的潜在干扰,同时也考虑了其他的针对消息和降低UAV干扰的测量。

R16:Remote Identification of Unmanned Aerial Systems

3GPP SA1 完成了关于UAS潜在需求和远程识别的研究。这项研究着眼于3GPP系统在多大程度上能够使无人机组件在彼此和无人机交通管理(UTM)之间建立必要的连通性——包括视线连通性和非视线连通性,以及对未经授权的无人机对UTM的检测和报告。

R17: Study on application layer support for Unmanned Aerial System (UAS)

期货市价3GPP SA6 正在研究UAS标识和跟踪的用例和需求(基于3GPP A1的研究)SA6正在在应用层面查看潜在的影响,尤其针对UTM的应用的支撑和使能功能,以及UAS和UTM的业务交互。比如:fly route authorization, location management, group communication support等。SA6也考虑了已经用于mission critical和V2X业务的架构和解决方案,试图能够复用于在无人机系统。

R17-1:5G Enhancement for UAVs

为了进一步满足无人机5G连接的需求,R17中的相关工作将产生新的KPI和无人机的通信需求(比如3GPP签约)。具体而言,将记录与以下相关的要求:基于通信服务的KPI、指挥和控制流量的KPI、机载无线接入节点(UxNB)、无人机的服务限制、无人机的网络暴露。

到2019年底为止的3GPP有关UAS的技术文档如下:

3GPP生态中的UAS参考模型如下:

为了方便看这个图,请其中的一些名词缩写简要解释如下:

期货市价这个模型图中需要说明的几点:

期货市价第一,每个UAS由一个UAV控制器和一个或者多个UAV组成。

第二,UAV们通过蜂窝连接互联。

第三,UAV通过UAV控制器控制,UAV控制器连接到3GPP移动网络。

第四,无人机也可由不通过3GPP移动网络连接的UAV控制器控制,使用3GPP范围以外的C2接口。

第五,通过3GPP移动网络连接的UAV控制器可以控制一个或多个UAV。

期货市价第六,UAS使用UTM交换应用程序数据流量。

ok,关键内容--5G UAS Usecase举例:

Usecase1:UAV支撑的实时高分别率视频广播

无人机与全景虚拟现实VR直播相结合,将使现场视频体验像观众在现场一样。该系统基于无人机上搭载的360度球面摄像机系统。可以捕捉和编码4K视频,然后通过3GPP系统实时上传到云端。随着8K等高分辨率视频的发展,5G系统的相关性能指标也需要更新。根据中国IMT2020(5G)推广小组发布的无人机支持VR直播应用的性能要求如下表所示:

3GPP相关指标:

Usecase2:机载无人机充当无线接入节点

在某些应用场景如灾害监测、边境监视和紧急援助,无人机(UAV)因其易于部署、购置和维护成本低、机动性和悬停能力强而成为商业应用的良好选择。从无线通信的角度来看,使用机载无线接入节点UAV(即UAV eNB/gNB/ng eNB,UxNB)已经引起了极大的兴趣,特别是利用UxNB增强了对各种场景的覆盖,如紧急情况、移动用户的临时覆盖和热点事件,因为它们部署迅速,并且覆盖能力强大。

Usecase3:无人机指挥与控制(C2)通信

这里C2指的是Commands and Control 的两个C。在Rel-16 ID_UAS的服务要求中,假设无人机由操作员使用无人机控制器来控制配对的无人机,其中无人机和无人机控制器通过3GPP网络通过两个单独的连接进行指挥与控制(C2)通信。然而,Rel-16中的ID_UAS服务没有考虑到C2通信的KPI。无人机运行首先要考虑的是引起的安全期货市价问题,包括与另一架无人机在空中相撞的风险、无人机失去控制的风险、故意滥用无人机的风险以及各种无人机用户(如商务、休闲等)共享空域的风险。因此,为了避免安全风险,在考虑5G网络作为传输网络时,通过保证C2通信的QoS来提供UAS服务是非常重要的。

Usecase4:同时支持无人机和eMBB用户的数据传输

期货市价在有限的带宽资源下,基站可能需要同时支持空中无人机和地面eMBB用户的数据传输。例如,在直播场景中,高度超过100米的无人机需要将拍摄到的图片或视频实时传输到基站,这就要求传输速率高、带宽大。同时,基站还需要为地面用户(例如eMBB用户)提供所需的QoS。应尽量减少这两种通信之间的干扰。

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