[논문 리뷰] Communications and Networking Standards for UASs: The 3GPP Perspective and Research Drivers.

Aly Sabri Abdalla, Vuk Marojevic|arXiv (Cornell University)|2020. 09. 08.

UAV Applications and Optimization참고 문헌 10인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 셀룰러 네트워크 통합을 통해 장거리, 자율 주행, 신뢰성 있는 드론 운영을 가능하게 하기 위한 3GPP의 표준화 노력에 대해 기술한다. 글로벌 R&D 이니셔티브가 향후 UTM 및 임무 핵심 응용 분야를 지원하기 위해 추진하고 있는 바탕으로, UMTS 및 LTE/5G 네트워크를 통한 드론 및 원격 조종 장치의 아키텍처 프레임워크, 통신 요구사항 및 핵심 서비스를 개론한다.

ABSTRACT

The unmanned aircraft system (UAS) is becoming increasingly popular for a myriad of applications, including commercial, public safety, and mission critical. A UAS consists of an unmanned aerial vehicle (UAV) and the UAV controller which use radios to communicate. While the controller is traditionally a human operator who is maintaining line of sight with the UAV it controls, the trend is moving towards long-range control and autonomous operation. To enable this, reliable and omnipresent wireless connectivity is indispensable as it is the only way to control or take control of the UAV flight. This paper surveys the ongoing 3GPP standardization activities for enabling networked UAVs. In particular, we discuss the requirements, envisaged architecture and services to be offered to UAVs and to remote controllers, which will communicate with one another and the UAS Traffic Management (UTM) through cellular networks. Global research and major R\&D platforms are presented as those will drive future standards.

연구 동기 및 목표

• 시각선을 초월한 신뢰성 있고 장거리이며 자율 주행 가능한 드론 운영의 증가하는 수요를 충족시키기 위해.
• 셀룰러 인fra를 활용한 드론 및 원격 조종 장치의 통신 및 네트워킹 요구사항을 정의하기 위해.
• 표준화된 셀룰러 연결을 통해 드론을 UAS 교통 관리(UTM) 시스템에 원활하게 통합하기 위해.
• 미래 3GPP 표준의 UAS 통신을 형성하는 데 영향을 미치는 핵심 연구 및 개발 동력 요소를 규명하기 위해.
• 3GPP 네트워크를 통해 확장 가능하고 보안성 및 저지연이 보장되는 드론 통신을 지원하는 아키텍처 프레임워크를 제안하기 위해.

제안 방법

• 드론 전용 무선 및 코어 네트워크 향상에 중점을 둔 3GPP 표준화 활동을 조사한다.
• 기존의 UMTS 및 LTE/5G 무선 접근 및 코어 네트워크를 통해 드론 및 원격 조종 장치를 지원하는 네트워크 아키텍처를 정의한다.
• 셀룰러 백홀을 통한 표준화된 인터페이스 및 신호 전달 프로토콜을 통해 드론을 UTM 시스템에 통합한다.
• 상용, 공공안전 및 임무 핵심 응용 분야의 사례 분석을 통해 기술적 요구사항을 도출한다.
• 미래 3GPP 표준의 발전에 영향을 미치는 글로벌 R&D 플랫폼 및 연구 이니셔티브를 평가한다.
• 드론 이동성, 지연, 신뢰성 및 보안 요구사항을 3GPP 네트워크 기능 및 향상 사항과 매핑한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 셀룰러 네트워크가 시각선을 초월한 신뢰성 있고 장거리이며 자율 주행 가능한 드론 운영을 지원할 수 있는가?
• RQ2 3GPP 네트워크를 통한 UTM 시스템에 드론을 통합하기 위해 필요한 아키텍처 및 프로토콜 향상은 무엇인가?
• RQ3 임무 핵심 및 상용 응용 분야에서 드론 및 원격 조종 장치의 핵심 통신 요구사항은 무엇인가?
• RQ4 글로벌 R&D 플랫폼 및 연구 이니셔티브는 3GPP 표준의 UAS 통신 분야에서의 진화에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 기존의 3GPP 무선 및 코어 네트워크 기술은 확장 가능하고 보안성이 확보된 드론 연결을 어떻게 지원하는가?

주요 결과

• 3GPP는 장거리 및 자율 주행 비행 운영을 가능하게 하기 위해 드론을 위한 셀룰러 기반 통신을 적극적으로 표준화하고 있다.
• 기존의 3GPP UMTS 및 LTE/5G 네트워크를 통한 표준화된 인터페이스를 통해 드론을 UTM 시스템에 통합하는 것은 실현 가능하다.
• 3GPP 기존 모바일 네트워크 아키텍처의 향상으로 안정적이고 저지연, 보안성이 확보된 연결이 가능하다.
• 글로벌 R&D 플랫폼 및 연구 이니셔티브는 향후 3GPP 표준의 UAS 통신 분야 발전에 있어 핵심 동력 요소이다.
• 제안된 아키텍처는 확장 가능하고 상호운용성이 보장된 셀룰러 연결을 통해 공공안전 및 상용 운영을 포함한 다양한 드론 응용 분야를 지원한다.
• 표준화 노력은 공유 스펙트럼 환경에서 운영되는 드론의 원활한 이동성, 서비스 품질 및 보안을 확보하기 위해 집중하고 있다.