【学习笔记】无人机（UAV）在3GPP系统中的增强支持(四)-无人机系统（UAS）命令与控制（C2）通信用例

引言

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：

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。

5.3 无人机系统（UAS）命令与控制（C2）通信用例

5.3.1 描述
在Rel-16 ID_UAS的服务要求中，假定无人机系统（UAS）是由人类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都通过3GPP网络使用两个单独的连接进行命令和控制（C2）通信。

然而，Rel-16中的ID_UAS服务并未考虑C2通信的关键性能指标（KPI）。

对于UAS操作，首先要考虑的是安全问题，包括与另一架无人机发生空中碰撞的风险、无人机失控的风险、无人机被故意滥用的风险，以及各种UAS用户（例如商业、休闲等）共享空域的风险。因此，为了避免安全风险，当考虑将5G网络作为传输网络时，通过保证C2通信的服务质量（QoS）来提供UAS服务非常重要。

图5.3.1-1展示了这个用例中的四种C2通信模型。

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图5.3.1-1：四种C2通信模型（蓝色箭头表示C2通信链路）

模型A：直接C2；无人机控制器和无人机建立直接的C2链路以进行相互通信，两者都使用5G网络为直接C2通信配置和调度的无线电资源注册到5G网络。

模型B：网络辅助C2；无人机控制器和无人机注册并建立各自的单播C2通信链路到5G网络，并通过5G网络进行相互通信。此外，无人机控制器和无人机可能通过不同的NG-RAN节点注册到5G网络。5G网络需要支持一种机制，以在任何情况下都能可靠地路由C2通信。

模型C：网络辅助双C2；遵循模型B的网络辅助C2模型，为了确保UAS操作的C2通信的服务可用性和可靠性，特别是当无人机在操作员的视线之外（BLOS）飞行时，为无人机提供支持冗余的C2通信链路。

模型D：UTM导航C2；无人机为自主飞行提供了预先安排的飞行计划，但UTM仍然与无人机保持C2通信链路，以便在必要时监视无人机并为其导航。

通常，模型A、模型B和模型C是用于人类操作员使用无人机控制器直接命令和控制无人机飞行。为了避免无人机失控的风险，确保用于C2通信的5G连接至关重要。

相反，模型D是用于使用UTM提供的预先安排的飞行路线间接命令和控制无人机飞行。在这种情况下，UTM需要定期监视飞行状态，并在需要时提供更新以调整路线。

出于可靠性和服务可用性的考虑，可以通过将任何模型组合成一个备份C2通信链路来应用混合C2模型。

• 例如，可以首先使用模型A的直接C2，然后在无人机