【学习笔记】无人机（UAV）在3GPP系统中的增强支持(一)-3GPP TR 22.829 V17.1.0技术报告

本文是3GPP TR 22.829 V17.1.0技术报告，专注于无人机（UAV）在3GPP系统中的增强支持。文章提出了多个无人机应用场景，分析了相应的能力要求，并建议了新的服务级别要求和关键性能指标（KPIs）。

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主要内容包括：

无人机高清视频直播：支持4K乃至8K视频实时上传，要求低延迟、高可靠性和精确定位，以避免事故。
无人机作为空中基站：在灾难监测等场景中，无人机携带基站设备，提供临时覆盖，强调快速部署和灵活配置。
无人机命令与控制（C2）通信：定义了直接C2、网络辅助C2等多种模式，强调QoS保障和安全性，以适应不同飞行环境和需求。
无人机与地面用户共存：探讨了无人机与增强型移动宽带（eMBB）用户共享网络资源时的干扰最小化问题。
自主无人机控制：AI系统通过5G网络控制无人机，对上下行传输提出了高带宽和低延迟要求，并需要高精度定位信息。
无人机群管理：支持无人机群在物流等领域的应用，强调群管理和协同作业能力。
服务可用性和体验保障：提出通过边缘计算和路径优化，确保无人机通信服务的低延迟和高可靠性。

文章最后总结了无人机通信服务的潜在要求，并建议3GPP制定相关服务规范，以更好地支持无人机生态系统的发展。

技术报告目录结构如下，后续会分批对技术报告进行分析。

范围
参考文献
术语、符号和缩写定义
- 3.1 术语
- 3.2 符号
- 3.3 缩写
概述
用例
- 5.1 使用无人机支持高分辨率视频直播的应用
  - 5.1.1 描述
  - 5.1.2 前提条件
  - 5.1.3 服务流程
  - 5.1.4 后置条件
  - 5.1.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能
  - 5.1.6 支持用例所需的潜在新要求
- 5.2 无人机上的无线接入节点
  - 5.2.1 描述
  - 5.2.2 前提条件
  - 5.2.3 服务流程
  - 5.2.4 后置条件
  - 5.2.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能
  - 5.2.6 支持用例所需的潜在新要求
- 5.3 无人机系统命令和控制（C2）通信用例
  - 5.3.1 描述
  - 5.3.2 前提条件
  - 5.3.3 服务流程
  - 5.3.4 后置条件
  - 5.3.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能
  - 5.3.6 支持用例所需的潜在新要求
- 5.4 同时支持无人机和eMBB用户的数据传输用例
  - 5.4.1 描述
  - 5.4.2 前提条件
  - 5.4.3 服务流程
  - 5.4.4 后置条件
  - 5.4.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能
  - 5.4.6 支持用例所需的潜在新要求
- 5.5 AI控制的自主无人机用例
  - 5.5.1 描述
  - 5.5.2 前提条件
  - 5.5.3 服务流程
  - 5.5.4 后置条件
  - 5.5.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能
  - 5.5.6 支持用例所需的潜在新要求
- 5.6 通过无人机实现孤立无线电接入部署的用例
  - 5.6.1 描述
  - 5.6.2 前提条件
  - 5.6.3 服务流程
  - 5.6.4 后置条件
  - 5.6.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能
  - 5.6.6 支持用例所需的潜在新要求
- 5.7 通过无人机的无线电接入
  - 5.7.1 描述
  - 5.7.2 前提条件
  - 5.7.3 服务流程
  - 5.7.4 后置条件
  - 5.7.5 与现有服务/功能的潜在影响或交互
  - 5.7.6 潜在新要求
- 5.8 无人机服务区分离
  - 5.8.1 描述
  - 5.8.2 前提条件
  - 5.8.3 服务流程
  - 5.8.4 后置条件
  - 5.8.5 与现有服务/功能的潜在影响或交互
  - 5.8.6 潜在新要求
- 5.9 服务体验保障用例
  - 5.9.1 描述
  - 5.9.2 前提条件
  - 5.9.3 服务流程
  - 5.9.4 后置条件
  - 5.9.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能
  - 5.9.6 支持用例所需的潜在新要求
- 5.10 无人机服务可用性用例
  - 5.10.1 描述
  - 5.10.2 前提条件
  - 5.10.3 服务流程
  - 5.10.4 后置条件
  - 5.10.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能
  - 5.10.6 支持用例所需的潜在新要求
- 5.11 物流中的无人机群用例
- 5.12 更换无人机控制器
  - 5.12.1 描述
  - 5.12.2 前提条件
  - 5.12.3 服务流程
  - 5.12.4 后置条件
  - 5.12.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能
  - 5.12.6 支持用例所需的潜在新要求
- 5.13 无人机关键性能指标（KPI）引导框架
  - 5.13.1 描述
  - 5.13.2 前提条件
  - 5.13.3 服务流程
  - 5.13.4 后置条件
  - 5.13.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能
  - 5.13.6 支持用例所需的潜在新要求
    - 5.13.6.1 服务水平要求
    - 5.13.6.2 KPI
空
综合潜在要求
- 7.1 更换无人机控制器
  - 7.1.1 无人机服务KPI
  - 7.1.2 无人机周期性控制KPI
  - 7.1.3 其他无人机KPI
- 7.2 网络暴露要求
- 7.5 C2通信
结论与建议

前言

1 范围

本文档提供了可能需要增强的3GPP支持的无人机用例和能力分析。

2 参考文献

列出了与本文档相关的参考文献。

3 术语、符号和缩写定义

3.1 术语

定义了在本文档中使用的术语。

3.2 符号

无具体符号定义。

3.3 缩写

定义了在本文档中使用的缩写。

4 概述

本文档重点关注3GPP通过低空无人机在各种商业和政府部门的应用，提供广泛的服务和场景支持。文档提出了基于TS 22.125的延续/增强用例，并定义了支持各种无人机应用的潜在新服务级别要求和KPI。

5 用例

5.1 使用无人机支持高分辨率视频直播的应用

5.1.1 描述

无人机结合全景VR直播将提供如同观众身临其境的直播视频体验。系统基于无人机上携带的360度球形视图摄像头系统，可以捕捉和编码4K视频，并通过3GPP系统实时上传到云端。

5.1.2 前提条件

公司享有多个无人机团队，部分团队已配备360度8K视频摄像头和5G模块。公司被要求为白洋淀风景区进行VR直播。

5.1.3 服务流程

无人机在风景区上空飞行，通过摄像头系统拍摄360度8K视频，并通过5G通信模块实时上传到云服务器。同时，无人机的状态信息可以被监控并报告给管理平台。

5.1.4 后置条件

远程用户可以通过VR眼镜实时观看白洋淀风景区的景色。

5.1.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能

无。

5.1.6 支持用例所需的潜在新要求

3GPP系统应能够提供无缝连接服务，以支持演进的高分辨率视频直播应用。
3GPP系统应支持第三方应用程序请求无人机的实时监控，并报告相关状态信息给第三方应用程序。

5.2 无人机上的无线接入节点

5.2.1 描述

在灾难监测、边境监视和紧急援助等场景中，无人机是一个良好的选择。使用无人机上的无线接入节点（UxNB）可以增强各种场景下的覆盖范围。

5.2.2 前提条件

无人机应配备基站功能，成为UxNB；UxNB能够连接5G核心网络并作为基站工作。

5.2.3 服务流程

运营商决定需要临时覆盖的区域，并发送UxNB到指定区域。UxNB配置自身并开始作为基站工作，用户通过UxNB接入3GPP网络。

5.2.4 后置条件

临时覆盖可用。

5.2.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能

TS 22.125覆盖了与携带UxNB的无人机相关的许多操作，但没有支持UxNB用例。

5.2.6 支持用例所需的潜在新要求

5G系统应能够提供所需的无线回程质量以启用UxNB。
3GPP系统应能够监控UxNB（如无人机的电量消耗等）。

5.3 无人机系统命令和控制（C2）通信用例

5.3.1 描述

在Rel-16中，假设无人机由人类操作员使用无人机控制器控制，两者均通过3GPP网络连接进行C2通信。然而，Rel-16中的ID_UAS服务没有考虑C2通信的KPI。

5.3.2 前提条件

无人机和无人机控制器开机并注册到5G网络。

5.3.3 服务流程

5G网络为无人机和无人机控制器建立会话，用于与空中交通管理（UTM）通信和作为C2通信的默认会话。UTM根据请求的服务类别授权UAS操作。

5.3.4 后置条件

在5G网络支持的所需QoS下，UAS操作成功。

5.3.5 现有功能部分或完全覆盖用例功能

5G系统应支持预定义的C2通信模型，如直接C2、网络辅助C2、网络辅助双C2和UTM导航C2模型。

5.3.6 支持用例所需的潜在新要求

5G系统应支持无人机与无人机控制器之间的直接C2通信，无论是在网络覆盖内还是网络覆盖外。
3GPP系统应提供C2通信，允许UTM通过飞行计划控制无人机。
...（其他要求略）

（其他用例的描述、前提条件、服务流程、后置条件、现有功能覆盖和新要求类似上述结构，此处省略以简化文档。）

7 综合潜在要求

7.1 更换无人机控制器

7.1.1 无人机服务KPI

列出了不同无人机服务的KPI，如8K视频直播、激光测绘/高清巡逻、4x4K AI监控等。

7.2 网络暴露要求

3GPP系统应提供允许第三方请求并获得无人机实时状态信息（如位置、通信链路状态）的手段。
...（其他要求略）

7.5 C2通信

3GPP系统应支持请求的QoS，以适应各种C2通信模式。
...（其他要求略）

8 结论与建议

本文档包含无人机通信服务的综合潜在要求和KPI。建议3GPP基于本研究中确定的综合潜在要求，制定规范的服务要求，以更好地服务于无人机系统生态系统，提供蜂窝连接。