【学习笔记】无人机（UAV）在3GPP系统中的增强支持(二)-支持高分辨率视频直播应用

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。

5.1 使用无人机支持高分辨率视频直播应用

5.1.1 描述

无人机结合全景VR直播，将为观众带来身临其境的直播体验。该系统基于搭载在无人机上的360度全景相机系统。可以捕捉并编码4K视频，然后通过3GPP系统实时上传到云端。

在TR 22.891中，提及了无人机对直播的支持，并介绍了以下潜在需求：

3GPP系统应支持：

• 往返延迟小于[150毫秒]，包括所有网络组件。
• 由于失败可能导致财产损失或生命损失，因此可靠性目标为[接近100%]。
• 可靠性要达到当前航空空中交通管制（ATC）的同等水平。链路支持在受控空域内对车辆进行指挥和控制。
• 应使用优先、优先权、抢占（PPP）机制来确保达到足够的可靠性指标。
• 位置精度在[10厘米]以内，以避免在人口稠密地区造成财产损失或生命损失。
• 为飞行中的UE提供连续的无线覆盖，低空[10-1000]米的高速上行链路带宽至少为[20Mbps]，最高速度为[300km/h]。

上述性能要求可以支持4K视频场景。但随着向更高分辨率视频（例如8K）的发展，这些与5G系统相关的性能指标应进行更新。

根据中国IMT2020（5G）推广小组发布的，支持VR直播应用的无人机性能要求如下表所示：

Table 5.1.1-1: Collection of the KPIs for the high resolution video application

time	Video resolution	Upload data rate(UL)	Remote control data rate(DL)	Video latency	Control latency	Positioning Accuracy	Altitude	Region
2018	1080P	6 Mbps	300 Kbps	500ms	100 ms	1m	<100 m	City\ Scenic Area
	4K	25 Mbps				1m
2020	4K	25 Mbps	600 Kbps	200ms	20 ms	0.5 m
	8K	100 Mbps				0.5 m

注：在此类用例中，无人机的飞行速度通常是静止或缓慢的，因此无人机的速度不会成为性能要求的考虑因素。

除了5G系统提供的连接能力外，服务于VR直播的无人机的飞行状态应始终受到监控，以防出现任何异常。5G系统可以帮助远程第三方应用监控无人机。

5.1.2 前提条件
“Enjoy”公司拥有多个无人机团队。其中一些团队已经配备了360度8K摄像机和由运营商A提供的5G模块。
“Enjoy”公司被要求对白洋淀风景区进行VR直播。“Enjoy”公司指派无人机团队1来执行这项任务。

5.1.3 服务流程
无人机飞越白洋淀风景区，并通过相机系统拍摄360度8K视频。通过5G通信模块，8K视频流可以实时上传到云服务器。
在无人机工作期间，其状态（如飞行轨迹、位置、飞行速度、飞行环境等）可以通过5G系统被监控，并报告给“Enjoy”公司的管理平台。
远程VR眼镜实时接收视频流。

5.1.4 后续条件
远程用户可以通过VR眼镜实时欣赏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 潜在的新需求以支持用例
[P.R.5.1-001] 3GPP系统应能够为无人机提供无缝连接服务，以支持高分辨率视频直播应用的发展。性能指标如下：

Table 5.1.6-1 shows the KPIs for the high resolution video application:

Video resolution	Upload data rate(UL)	Remote control data rate(DL)	Video latency	Control latency	Positioning Accuracy	Altitude	Region
8K	100 Mbps	600 Kbps	200 ms	20 ms	0.5 m	< 100 m	City\ Scenic Area

[P.R.5.1-002] 5G系统应支持第三方应用请求实时监控无人机并报告相关状态信息给第三方应用。

往期内容：

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