Каким будет будущее сотовой связи для БПЛА? Полёт от 5G к 6G

Каким будет будущее сотовой связи для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА)? В этой обзорно-учебной статье мы рассматриваем этот актуальный, но сложный вопрос, отправляясь в путешествие от 5G к 6G и представляя большое число тематических исследований, подкреплённых оригинальными результатами. Сначала мы рассматриваем современное состояние связи для БПЛА с промышленной точки зрения, приводим актуальные сведения от Проекта партнёрства третьего поколения (3GPP) и подробно описываем новые возможности радиоинтерфейса 5G New Radio (5G NR), предназначенные для поддержки воздушных устройств. Затем мы анализируем потенциал и ограничения этих возможностей. В частности, мы демонстрируем, как массивная многоканальная система с множеством входов и выходов (MIMO) в диапазоне ниже 6 ГГц может успешно решать задачи выбора соты и подавления помех, представляем обнадёживающие оценки покрытия в миллиметровом диапазоне (mmWave) в городской и пригородной/сельской местности и исследуем особенности прямой связи между устройствами в воздушном пространстве. Далее мы обращаемся к сетям связи для БПЛА следующего поколения и перечисляем несколько сценариев применения, предусмотренных на 2030-е годы. Мы выделяем наиболее перспективные средства развития связи для БПЛА в 6G, которые, как ожидается, выведут производительность и надёжность на новый уровень. Для каждой из этих новых прорывных парадигм — сетей, не связанных с наземной инфраструктурой, безсотовых архитектур, искусственного интеллекта, реконфигурируемых интеллектуальных поверхностей и терагерцовой (THz) связи — мы оцениваем потенциальные преимущества для БПЛА и обсуждаем основные технологические барьеры, которые необходимо преодолеть. На протяжении всей статьи мы сводим многочисленные результаты к ключевым выводам и выделяем важные открытые проблемы, заслуживающие дальнейшего изучения.