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5G 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)（UAS）及其Usecase們

2020-07-12 18:26 性質(zhì)：轉(zhuǎn)載 作者：開元大大叔 來(lái)源： 5G網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議
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周末了，接著交作業(yè)！攢篇不燒腦的文。大家可能都知道了汽車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)V2X（科普文章見CV2X基本概念小結(jié)），而UAS是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，即Unmanned Aerial System...

周末了，接著交作業(yè)！攢篇不燒腦的文。

大家可能都知道了汽車的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)V2X（科普文章見CV2X基本概念小結(jié)），而UAS是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，即Unmanned Aerial Systems (UAS)，等于將5G技術(shù)拓展到無(wú)人機(jī)控制領(lǐng)域。通常印象中，無(wú)人機(jī)在現(xiàn)實(shí)生活中的用途可以拓展到如下領(lǐng)域：

更多公共無(wú)人機(jī)的用例如下：

隨著5G使用案例的發(fā)展，需要新的研究并引入更豐富的新功能，3GPP工作組在這方面做了大量工作以在5G系統(tǒng)引入并滿足無(wú)人機(jī)系統(tǒng)（UAS）的需求，同時(shí)也要確保5G網(wǎng)絡(luò)的其他用戶不會(huì)因?yàn)橐霟o(wú)人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)而業(yè)務(wù)受到影響。

5G關(guān)于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范進(jìn)展匯總?cè)缦拢?/p>

R15：Enhanced LTE Support for Aerial Vehicles

在R15中，主要研究使用LTE網(wǎng)絡(luò)服務(wù)飛行器的能力，相關(guān)報(bào)告已經(jīng)發(fā)布。確定使用基于UE的解決方案，基于網(wǎng)絡(luò)的解決方案，下行鏈路干擾migration，上行鏈路干擾migration，移動(dòng)性能和空中UE識(shí)別的進(jìn)一步性能增強(qiáng)。另外，R15中也針對(duì)飛行UE對(duì)eNB的干擾也做了更新，不如在36.331中定義了兩個(gè)新的測(cè)量報(bào)告H1和H2以幫助eNB處理與UAV相關(guān)的潛在干擾，同時(shí)也考慮了其他的針對(duì)消息和降低UAV干擾的測(cè)量。

R16：Remote Identification of Unmanned Aerial Systems

3GPP SA1 完成了關(guān)于UAS潛在需求和遠(yuǎn)程識(shí)別的研究。這項(xiàng)研究著眼于3GPP系統(tǒng)在多大程度上能夠使無(wú)人機(jī)組件在彼此和無(wú)人機(jī)交通管理（UTM）之間建立必要的連通性——包括視線連通性和非視線連通性，以及對(duì)未經(jīng)授權(quán)的無(wú)人機(jī)對(duì)UTM的檢測(cè)和報(bào)告。

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

3GPP SA6 正在研究UAS標(biāo)識(shí)和跟蹤的用例和需求（基于3GPP A1的研究）SA6正在在應(yīng)用層面查看潛在的影響，尤其針對(duì)UTM的應(yīng)用的支撐和使能功能，以及UAS和UTM的業(yè)務(wù)交互。比如：fly route authorization, location management, group communication support等。SA6也考慮了已經(jīng)用于mission critical和V2X業(yè)務(wù)的架構(gòu)和解決方案，試圖能夠復(fù)用于在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。

R17-1：5G Enhancement for UAVs

為了進(jìn)一步滿足無(wú)人機(jī)5G連接的需求，R17中的相關(guān)工作將產(chǎn)生新的KPI和無(wú)人機(jī)的通信需求（比如3GPP簽約）。具體而言，將記錄與以下相關(guān)的要求：基于通信服務(wù)的KPI、指揮和控制流量的KPI、機(jī)載無(wú)線接入節(jié)點(diǎn)（UxNB）、無(wú)人機(jī)的服務(wù)限制、無(wú)人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)暴露。

到2019年底為止的3GPP有關(guān)UAS的技術(shù)文檔如下：

3GPP生態(tài)中的UAS參考模型如下：

為了方便看這個(gè)圖，請(qǐng)其中的一些名詞縮寫簡(jiǎn)要解釋如下：

這個(gè)模型圖中需要說(shuō)明的幾點(diǎn)：

第一，每個(gè)UAS由一個(gè)UAV控制器和一個(gè)或者多個(gè)UAV組成。

第二，UAV們通過(guò)蜂窩連接互聯(lián)。

第三，UAV通過(guò)UAV控制器控制，UAV控制器連接到3GPP移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

第四，無(wú)人機(jī)也可由不通過(guò)3GPP移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接的UAV控制器控制，使用3GPP范圍以外的C2接口。

第五，通過(guò)3GPP移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接的UAV控制器可以控制一個(gè)或多個(gè)UAV。

第六，UAS使用UTM交換應(yīng)用程序數(shù)據(jù)流量。

ok，關(guān)鍵內(nèi)容--5G UAS Usecase舉例：

Usecase1：UAV支撐的實(shí)時(shí)高分別率視頻廣播

無(wú)人機(jī)與全景虛擬現(xiàn)實(shí)VR直播相結(jié)合，將使現(xiàn)場(chǎng)視頻體驗(yàn)像觀眾在現(xiàn)場(chǎng)一樣。該系統(tǒng)基于無(wú)人機(jī)上搭載的360度球面攝像機(jī)系統(tǒng)?？梢圆蹲胶途幋a4K視頻，然后通過(guò)3GPP系統(tǒng)實(shí)時(shí)上傳到云端。隨著8K等高分辨率視頻的發(fā)展，5G系統(tǒng)的相關(guān)性能指標(biāo)也需要更新。根據(jù)中國(guó)IMT2020（5G）推廣小組發(fā)布的無(wú)人機(jī)支持VR直播應(yīng)用的性能要求如下表所示：

3GPP相關(guān)指標(biāo)：

Usecase2：機(jī)載無(wú)人機(jī)充當(dāng)無(wú)線接入節(jié)點(diǎn)

在某些應(yīng)用場(chǎng)景如災(zāi)害監(jiān)測(cè)、邊境監(jiān)視和緊急援助，無(wú)人機(jī)（UAV）因其易于部署、購(gòu)置和維護(hù)成本低、機(jī)動(dòng)性和懸停能力強(qiáng)而成為商業(yè)應(yīng)用的良好選擇。從無(wú)線通信的角度來(lái)看，使用機(jī)載無(wú)線接入節(jié)點(diǎn)UAV（即UAV eNB/gNB/ng eNB，UxNB）已經(jīng)引起了極大的興趣，特別是利用UxNB增強(qiáng)了對(duì)各種場(chǎng)景的覆蓋，如緊急情況、移動(dòng)用戶的臨時(shí)覆蓋和熱點(diǎn)事件，因?yàn)樗鼈儾渴鹧杆?，并且覆蓋能力強(qiáng)大。

Usecase3：無(wú)人機(jī)指揮與控制（C2）通信

這里C2指的是Commands and Control 的兩個(gè)C。在Rel-16 ID_UAS的服務(wù)要求中，假設(shè)無(wú)人機(jī)由操作員使用無(wú)人機(jī)控制器來(lái)控制配對(duì)的無(wú)人機(jī)，其中無(wú)人機(jī)和無(wú)人機(jī)控制器通過(guò)3GPP網(wǎng)絡(luò)通過(guò)兩個(gè)單獨(dú)的連接進(jìn)行指揮與控制（C2）通信。然而，Rel-16中的ID_UAS服務(wù)沒(méi)有考慮到C2通信的KPI。無(wú)人機(jī)運(yùn)行首先要考慮的是引起的安全問(wèn)題，包括與另一架無(wú)人機(jī)在空中相撞的風(fēng)險(xiǎn)、無(wú)人機(jī)失去控制的風(fēng)險(xiǎn)、故意濫用無(wú)人機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)以及各種無(wú)人機(jī)用戶（如商務(wù)、休閑等）共享空域的風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了避免安全風(fēng)險(xiǎn)，在考慮5G網(wǎng)絡(luò)作為傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通過(guò)保證C2通信的QoS來(lái)提供UAS服務(wù)是非常重要的。

Usecase4：同時(shí)支持無(wú)人機(jī)和eMBB用戶的數(shù)據(jù)傳輸

在有限的帶寬資源下，基站可能需要同時(shí)支持空中無(wú)人機(jī)和地面eMBB用戶的數(shù)據(jù)傳輸。例如，在直播場(chǎng)景中，高度超過(guò)100米的無(wú)人機(jī)需要將拍攝到的圖片或視頻實(shí)時(shí)傳輸?shù)交?，這就要求傳輸速率高、帶寬大。同時(shí)，基站還需要為地面用戶（例如eMBB用戶）提供所需的QoS。應(yīng)盡量減少這兩種通信之間的干擾。

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