Intelligente, schnell einsetzbare 5G-Luftfahrt-Neutral-Host-Netzwerke: Ein O-RAN-basierter Ansatz

แนวคิดหลัก

Dieser Artikel präsentiert eine heterogene Netzwerkarchitektur, die terrestrische Netze und mehrere Ebenen von Nicht-Terrestrischen-Netzen (NTN) integriert und dabei die Leistung des Netzwerks durch den RAN Intelligent Controller (RIC) optimiert. Außerdem wird ein kompaktes 5G-Neutral-Host-Netzwerktestbett entwickelt, das auf Boden- und Luftfahrzeugen betrieben werden kann und eine flexible Netzabdeckung ohne bestehende Infrastruktur bietet.

บทคัดย่อ

Der Artikel beschreibt eine heterogene Netzwerkarchitektur, die terrestrische Netze (TNs) und mehrere Ebenen von Nicht-Terrestrischen-Netzen (NTNs) integriert. Die NTN-Ebenen umfassen Niedrigflugplattformen (LAPs) wie Drohnen und Fesselballons sowie Hochflugplattformen (HAPs) wie Flugzeuge und stratosphärische Luftschiffe.
Die Architektur nutzt das Open Radio Access Network (O-RAN)-Framework, um die NTNs in die Kernintelligenzen des Netzwerks, den RAN Intelligent Controller (RIC), zu integrieren. Der RIC ermöglicht die Optimierung des Netzwerks hinsichtlich verschiedener Ziele wie Energieeinsparung, Verkehrssteuerung und Flugmanagement.
Um die Leistungsfähigkeit der NTN-Komponenten zu evaluieren, wurde ein kompaktes 5G-Neutral-Host-Netzwerktestbett entwickelt. Es umfasst eine Helikite-Nutzlast mit einem 5G-Funkgerät (RU) und eine Drohnen-Nutzlast, die als 5G-Endgerät oder Kleinzelle konfiguriert werden kann. Das Testbett kann auf Boden- und Luftfahrzeugen betrieben werden und bietet flexible Netzabdeckung ohne bestehende Infrastruktur.
Die Experimente zeigen, dass das Helikite-Testbett innerhalb von 2 Stunden einsatzbereit ist und eine Reichweite von mehreren Kilometern mit Sichtverbindung bietet. Die Leistungstests belegen die Machbarkeit des Konzepts und identifizieren gleichzeitig Herausforderungen wie sichere Betriebsbedingungen, Verfügbarkeit von Helium und Regulierungsauflagen, die bei der Umsetzung zu berücksichtigen sind.

สถิติ

Die Vorbereitung des Helikite-Testbetts dauert etwa 2 Stunden (Team von 4 Personen).
Die Batterielaufzeit der Nutzlasten beträgt 2 bis 3 Stunden, ein Batteriewechsel dauert 20 bis 30 Minuten.
Der Einzelzellen-Niedrigstrom-Payload (FDD, 10 MHz Bandbreite, 2650 MHz) erreicht eine Reichweite von etwa 250 Metern.
Der terrestrische Dual-Hochleistungs-Payload (10 MHz FDD LTE, 10 MHz FDD 5G NSA) erreicht eine Reichweite von etwa 1 km in hügeligem Gelände.
Der Einzelzellen-Hochleistungs-Payload (10 MHz FDD LTE) auf dem Helikite erreicht eine Reichweite von etwa 2 km auf freier Sichtlinie.
Die Downlink-Throughput-Werte reichen von 28 Mbit/s (5G NSA) bis 306 Mbit/s (100 MHz 5G SA).

คำพูด

"Verglichen mit anderen Einsatzplattformen bietet das Helikite-Testbett (oder Fesselballons im Allgemeinen) Vorteile wie flexible Standorte, schnelle temporäre Einsätze, höhere Flughöhen für bessere Sichtverbindung und eine deutlich längere Betriebszeit als Drohnen."
"Zu den Herausforderungen gehören der sichere Betrieb bei Windböen, die Lagerung und Pflege des Helikite-Ballons sowie die Verfügbarkeit von Helium."

ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญจาก

Rapidly Deployable Intelligent 5G Aerial Neutral Host Networks

by Yi Chu,David... ที่ arxiv.org 03-19-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.11869.pdf

สอบถามเพิ่มเติม

Wie können die Herausforderungen bei der Fronthaul-Anbindung von schnell beweglichen LAPs wie Drohnen gelöst werden?

Die Fronthaul-Anbindung von schnell beweglichen LAPs wie Drohnen kann durch den Einsatz von Technologien wie mmWave und Free-space optical communication (FSO) verbessert werden. Diese Technologien ermöglichen eine hohe Bandbreite und geringe Latenz bei der Datenübertragung. Zudem kann die Implementierung von MIMO und Beamforming helfen, zusätzliche Dämpfungseffekte zu kompensieren und die Verbindung zu stabilisieren. Es ist auch wichtig, Mechanismen für schnelles Beamforming oder mechanisches Tracking zu entwickeln, um die Verbindung zwischen den LAPs und dem Netzwerk aufrechtzuerhalten, insbesondere bei schnellen Bewegungen der Drohnen.

Wie kann ein effektives Konfliktmanagement zwischen verschiedenen xApps/rApps im RIC implementiert werden, um widersprüchliche Entscheidungen zu vermeiden?

Ein effektives Konfliktmanagement zwischen verschiedenen xApps/rApps im RIC kann durch die Implementierung eines Überwachungssystems erreicht werden, das widersprüchliche Entscheidungen erkennt und priorisiert. Der RIC sollte in der Lage sein, die Entscheidungen der verschiedenen Anwendungen zu überwachen und basierend auf dem Zustand des Netzwerks priorisierte Aktionen durchzuführen. Dies kann durch die Einführung spezifischer xApps/rApps erfolgen, die Konflikte überwachen und entsprechend handeln, um sicherzustellen, dass die Netzwerkoperationen kohärent und effizient sind.

Welche Möglichkeiten gibt es, die Interoperabilität zwischen RAN-Komponenten und RICs verschiedener Anbieter zu verbessern, um die Vorteile neutraler Netzwerke voll auszuschöpfen?

Um die Interoperabilität zwischen RAN-Komponenten und RICs verschiedener Anbieter zu verbessern, können standardisierte Schnittstellen und Protokolle implementiert werden. Die Einhaltung von branchenweiten Standards und Spezifikationen erleichtert die Integration von Komponenten verschiedener Anbieter in das Netzwerk. Darüber hinaus können offene APIs und flexible Architekturen die nahtlose Kommunikation zwischen den RAN-Komponenten und RICs ermöglichen. Die Entwicklung von Richtlinien und Best Practices für die Interoperabilität kann dazu beitragen, die Vorteile neutraler Netzwerke voll auszuschöpfen und eine effiziente Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Netzwerkelementen sicherzustellen.