對于許多應用而言，包括5G在內的傳統(tǒng)蜂窩通信對于數據密集型自動駕駛汽車，UAV和機器人系統(tǒng)而言并非最佳選擇。所需要的是新的蜂窩通信解決方案，該解決方案可以為車輛提供無縫連接和無限范圍，并確保所有數據都可以從任何位置與相關方進行收發(fā)。

在過去的十年中，無人機和無人駕駛飛機（UAV）已成為最終用戶，企業(yè)和政府的寶貴資產。隨著推進技術，傳感器技術和航空電子技術的發(fā)展，它們繼續(xù)證明其價值，其不斷提高的承受能力和可用性為不同行業(yè)中的無數應用提供了更新和更高的功能。我們目睹了城市和工業(yè)領域的自動空中操作的驚人增長。因此，商用無人機，城市空中交通和無人機交付的全球市場保持了強勁的增長。

多家公司已經開始測試貨物和人員的自動航空運輸。同時，其他公司則通過收集寶貴的航空數據并借助AI對其進行智能處理來為市場創(chuàng)造價值。這些新應用程序有可能改變許多行業(yè)，從農業(yè)到采礦和建筑。

技術的兩個基本飛躍集中在車輛的自主性和飛行距離上。結果是……車輛不受任何方向的限制，只有數百英尺的高度，而且操作員可以手動輸入，從而逐漸獲得了超越視線（BVLOS）飛行的能力。這些進步使諸如無人機交付，空中檢查和監(jiān)視以及城市空中機動性等一系列新應用成為可能。

連接性挑戰(zhàn)

盡管所有這些聽起來都是未來科技，但自動駕駛飛行器的普及卻存在著巨大的障礙。那就是連通性的問題。

創(chuàng)新者正在設計和開發(fā)車載技術，并提高航空器的能力。但是，如果我們無法創(chuàng)建統(tǒng)一的基礎架構來響應連接需求，則無法確保安全的飛行和管理空中交通。因此，如果沒有無縫，健壯且與范圍無關的連接技術，自動駕駛飛機和航空器的許多擬議應用將無法起飛，這是實現安全，智能和自動駕駛空中飛行的最終基礎。

無人機和無人機的連接

5G和無人機傳統(tǒng)上，無人機和無人機的連接被認為是地面站／操作員與車輛本身之間的直接，點對點通信。盡管通信是一個廣泛的話題，但是我們可以將飛行器的連接性分為兩種類型：控制和非有效載荷通信（CNPC），以及有效載荷通信（PC）。

CNPC是專用的雙向鏈接，可在車輛與地面站／操作員之間傳輸關鍵任務數據。通過確保對飛機進行遠程監(jiān)控，控制和必要的干預，它提供了有用且安全的操作。

另一方面，有效載荷通信通常被實現為單向鏈路，可將特定于應用程序的有效載荷數據從無人機傳輸到地面。由于PC有助于傳輸高質量和大負載數據，例如實時高清，熱，紅外或多光譜視頻，因此與CNPC相比，它需要更高的吞吐量。

相反，CNPC對時間更敏感，并且所需的等待時間要少得多。這些車輛的尺寸范圍從幾厘米到幾十米不等，并且具有多種配置，例如旋轉翼，固定翼，多旋翼和許多其他構造，這些車輛可用于多種應用。除了PC和CNPC的要求之間的差異之外，還必須提供連接參數設置的許多單獨組合才能滿足這些不同的用例。

大量創(chuàng)新

由于安全管理空中交通至關重要，因此支持飛行員飛機關鍵通信的技術和協議已經存在了數十年。非軍事性使用無人駕駛飛機相對較新，可以追溯到幾年而不是幾十年。然而，人們的關注程度令人吃驚，行業(yè)領導者的利益相關者已經做了很多工作，包括購買新飛機，空中出租車和送貨用無人機，以安全地進入并分享我們未來的天空。

美國聯邦航空管理局（FAA）一直是領導全球航空業(yè)無可爭議的主要監(jiān)管機構，已決定將無人駕駛和無人駕駛交通管理分開，以更好地滿足各自的不同要求，即NextGen和無人交通管理（UTM）。這種分離是擴展空中作業(yè)的絕佳起點。尤其是在兩種類型的飛行器上來自傳感器，航空電子設備和有效載荷的機載數據量不斷增加的情況下，當前能夠最佳地避免碰撞，語音數據和遙測的通信架構將不足以滿足下一代飛行員的需求。此外，當您考慮到估計預測未來幾年將有數百萬架無人機的需求時，這將是一個巨大的問題。

不同的挑戰(zhàn)

有些人指出，無人機連接問題的明顯解決方案是利用蜂窩網絡，因為它們已經在全國范圍內就緒，可以為人類提供廣域，高質量和安全的連接。5G已經開始為許多用戶提供更可靠，低延遲和高吞吐量的蜂窩通信。因此，這可能只是解決新興的航空器連接問題的解決方案。但是，自主空中作戰(zhàn)對滿足容量，覆蓋范圍，成本，用戶數據速率和等待時間的要求提出了完全不同的挑戰(zhàn)。

蜂窩網絡基礎架構的局限性

當前的蜂窩網絡基礎架構和協議旨在支持地面用戶。天線和信道模型專為二維地面覆蓋而設計，無法適應始終移動的用戶的3D空間。上行鏈路／下行鏈路帶寬分配已針對人類使用進行了優(yōu)化，這意味著分配的物理帶寬和算法旨在支持更高的下載速度。由于海拔高度的原因，具有大量基站的視線通道的可能性很高，會導致干擾和關聯問題。

飛行高度為100英尺的無人機可以輕松地從密集城市環(huán)境中的100多個地面基站獲取下行鏈路信號。它從許多基站接收大量的弱信號。這與蜂窩網絡和當前協議的設計方式正好相反。

無人飛行器還會對這些地面基站造成干擾，這意味著單個信道被阻塞在近100個小區(qū)中，甚至無法為地面用戶提供服務。由于這些原因，當前的蜂窩網絡無法充分支持任何飛行器，垂直起降（VTOL）飛機或客運無人機。這些網絡需要發(fā)展，以支持自主的空中作戰(zhàn)。Uber和Ehang等公司已經開始使用現有基礎設施測試其飛行器。但是，如果不是從頭開始構建，則基礎結構至少需要進行一些重大升級。

連接性要求

5G和無人機建立在現有5G規(guī)范基礎上的用于自主空中操作的協議棧，可以使數以百萬計的不斷移動和連接的設備不斷交換信息。新的無線網絡將為高速行駛的車輛提供超可靠，低延遲，高吞吐量的通信。

自治世界中的車輛將在許多不同的位置和條件下運行無數類型的應用程序。每輛車都是唯一的，因此它們的連通性要求也將是唯一的。這要求非常靈活的網絡設置，這些設置將相應地進行調整以不斷滿足這些要求。內置的功能可將關鍵且對時間敏感的操作的計算委派給設備邊緣和云邊緣，這將有助于優(yōu)化負載并極大地提高整體網絡性能和經濟性。

新的無線網絡

這種新的蜂窩通信網絡將為無人機和飛行器提供無縫連接和無限范圍的通信，并確保所有數據都可以從任何位置收發(fā)給相關方。促進更大的數據交換將提供廣泛的云計算功能，從而使無人機可以通過數據處理和管理服務在云上進行擴展。這些服務的一些示例可以是UTM，基于AI的數據分析和無線軟件更新等。

傳統(tǒng)上，蜂窩通信網絡被認為是一種可以為所有人服務的大型架構。但是，自動駕駛車輛，無人機和機器人技術的進步通常迫使電信基礎設施的本質發(fā)生了變化。盡管人們對物聯網的連接給予了極大的關注，但數據密集型車輛的連接卻是最近才出現的現象。當我們認為在不久的將來會增加數百萬輛自動駕駛汽車時，需要對電信基礎設施的統(tǒng)一方法進行迭代。因此，部署針對特定需求量身定制的分區(qū)網絡可能是解決方案。的確，這些發(fā)展可能意味著下一代電信公司可能是專門為自治世界服務的公司。
責編AJX