【学习笔记】无人机（UAV）在3GPP系统中的增强支持(九)-无人机服务区分离

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：

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。

5.8无人机服务区分离

5.8.1描述

传统上，蜂窝通信的天线安装在高层建筑的通信塔上，并稍微向下倾斜。这是因为人类通常在地面上或建筑物中。

图5.8.1-1：通信塔为典型用户提供的覆盖范围。

随着无人机通信服务的引入，一些用户设备位于传统覆盖范围之上。因此，需要调整天线系统，以便在无人机操作的高度提供覆盖。在某些情况下，可以安装额外的设备。以下图示说明了这一点。

图5.8.1-2：调整倾斜度以适应无人机。

图5.8.1-3：增加设备以适应无人机。

因此，有必要对不同用户设备提供的服务进行区分。在上述场景中，为无人机用户设备提供的服务地点和内容与其他非无人机用户设备有所不同。

5.8.2先决条件

Tom在移动网络运营商A处有两个移动通信服务订阅。一个是智能手机用户设备S，另一个是无人机用户设备U。无人机用于建筑检查和城市监测。Tom住在城市F，那里所有的建筑都低于100米。由于用户设备可能位于不同的位置，移动网络运营商对资源的使用施加了以下限制：

对于离地面高度低于100米的地方，为每个用户设备提供连接服务。
对于离地面高度超过100米的地方，仅为具有特殊订阅的用户设备提供连接服务。

5.8.3 服务流程

有一天，Tom接到命令，要求他监测城市建筑物的外观，以评估任何潜在风险。以下是事件流程：

配备有各种传感器的无人机从地面起飞。无人机由Tom控制。在将传感器安装到无人机上时，Tom不小心把他的智能手机用户设备S掉进了无人机里。但Tom并没有意识到这一点。
随着无人机越飞越高，网络调整无线电资源，以优化对用户设备S和U的通信。在为这些用户设备提供连接服务时，网络会生成计费记录。
当无人机接近离地面100米的高度时，网络会检查是否仍然可以为用户设备S和U提供服务。由于用户设备S不允许在100米以上使用连接服务，因此会向用户设备S发送警告。由于用户设备S并非专为无人机用途设计，因此可能没有订阅或支持基于3GPP的定位方法。此外，用户设备S可能没有激活非3GPP的定位方法。因此，网络需要在没有用户设备S辅助的情况下估算其高度。
当无人机升至离地面100米以上时，对用户设备S的通信服务将被中断。此外，为了保护网络服务免受任何干扰，无论无线接入技术、频率或运营商如何，都会阻止用户设备S访问所有小区。用户设备S可能只允许进行紧急呼叫。但是，仍然会为用户设备U提供通信服务。为了帮助更准确地评估用户设备U的流量，网络还会在生成的计费信息中添加离地面100米以上的数据交换记录。
无人机继续上升，接近离地面200米的高度，超过该高度需要另一份订阅。因此，在达到200米之前，网络会通知Tom可能会中断连接服务。为了不断开连接，从而失去对无人机的控制，Tom决定开始让无人机下降。
完成任务后，无人机开始下降。当无人机降至离地面100米以下时，将恢复对用户设备S的通信服务。

在上述服务流程中，无人机的连接服务可以是直接通信或间接通信。

5.8.4 后置条件

用户设备根据其订阅获得通信服务。网络服务提供通信服务时，可以根据用户设备的位置收集计费信息。

5.8.5 对现有服务/功能的潜在影响或交互

目前，在Rel-15中，空中服务的订阅信息从核心网络传递到无线接入网络。根据这些信息，当无线接入网络估计用户设备在空中且没有订阅空中服务时，可以断开连接。但是，这些信息不足以做出5.8.3节中描述的智能决策。

TS 22.071对LCS有以下要求：

在提供位置估计时，LCS服务器可以根据绝对高度/深度或相对于当地地面高度的相对高度/深度来提供用户设备的垂直位置。LCS服务器应允许LCS客户端指定或协商所需的垂直精度。当其他服务质量参数不冲突时，LCS服务器通常会尝试满足或尽可能接近请求或协商的精度。
为了支持基于事务的计费（如适用），与服务相关的呼叫详细记录可能需要包含以下附加信息（至少）（具体取决于特定服务）：LCS客户端的类型和身份；目标用户设备的身份；结果（例如成功/失败、使用的方法、位置、响应时间和精度）；时间戳；使用的坐标系类型。

因此，在LCS框架中，计费记录是根据位置固定的请求制作的，并不提供有关位置和传输流量之间关系的信息。

5.8.6 潜在的新要求

[P.R.5.8-001] 3GPP系统应能够阻止位于未经授权连接服务位置（例如，在小区内高于一定高度的位置操作）的用户设备访问除紧急服务外的任何网络。

[P.R.5.8-002] 3GPP网络应能够支持基于网络的用户设备定位（例如高度）。

[P.R.5.8-003] 对于订阅空中服务的用户设备，3GPP系统应能够收集包含传输流量位置信息（例如高度）的计费信息。

[P.R.5.8-004] 在用户设备进入未授权连接服务的区域（例如，由于高度原因）之前，3GPP系统应能够通知授权的第三方可能停止连接服务。

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