tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2022-8-1-16-26tuzsut-282Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И СВЯЗЬELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONSИсследование возможности использования сетей мобильной связи общего пользования для передачи видеоданных с борта БЛАMobile Communication Networks for Video Data Transmission from UAVhttps://orcid.org/0000-0001-5150-5330БарановА. А.BaranovA.

Баранов Артём Андреевич – старший инженер по эксплуатации пакетной опорной сети ЕЦУС 

Санкт-Петербург, 191104

St. Petersburg, 191104

baranov.artyom97@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9546-012XНикитинаА. В.NikitinaA.

Никитина Александра Викторовна – кандидат технических наук, доцент кафедры радиосвязи и вещания 

Санкт-Петербург, 193232

St. Petersburg, 193232

nikitina.av@spbgut.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3245-7959СимонинаО. А.SimoninaO.

Симонина Ольга Александровна  – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры радиосвязи и вещания 

Санкт-Петербург, 193232

St. Petersburg, 193232

olga.simonina@spbgut.ruПАО «МегаФон»РоссияMegaFon PJSCRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-БруевичаРоссияThe Bonch-Bruevich Saint Petersburg State University of TelecommunicationsRussian Federation202225022022811626Copyright © Баранов А.А., Никитина А.В., Симонина О.А., 20222022Баранов А.А., Никитина А.В., Симонина О.А.Baranov A., Nikitina A., Simonina O.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/282

В статье описаны результаты лётного эксперимента по использованию сети мобильной связи общего пользования, провденного в г. Санкт-Петербург и его пригороде. Приведены численные значения параметров качества сигнала: RSSI, RSRP, RSRQ, SNR и средняя скорость передачи данных с борта БЛА и на борт БЛА. Показано, что в городской зоне существенно сказывается interRAT-хэндовер, что связано с высокой плотностью базовых станций. Сделан вывод о возможности передачи видеотрафика с борта БЛА для мониторинга инфраструктуры с требованиями по скорости передачи данных 1-1,5 Мбит/с.

The article describes the results of a flight experiment on the use of a public mobile communication network, conducted in St. Petersburg and its suburbs. The numerical values are given for the signal quality parameters: RSSI, RSRP, RSRQ, SNR and the average data transfer rate from the UAV and to the UAV. It is shown that interRAT handover significantly affects the urban area, which is associated with a high density of base stations. It is concluded that it is possible to transmit video traffic from a UAV for infrastructure monitoring with requirements for a data transfer rate of 1‒1.5 Mbps.

БЛАLTEпараметры радиосигналасеть мобильной связиUAVLTEradio signal parametersmobile networkReferencesMuruganathan S.D., Lin X., Määttänen H.L., Sedin J., Zou Z., Hapsari W.A., et al. An overview of 3GPP release-15 study on enhanced LTE support for connected drones // arXiv preprint arXiv:1805.00826. 2018.Muruganathan S.D., Lin X., Määttänen H.L., Sedin J., Zou Z., Hapsari W.A., et al. An overview of 3GPP release-15 study on enhanced LTE support for connected drones. arXiv preprint arXiv:1805.00826. 2018.Ding X., Yin D., Zhou Y., Lai J., Wang Y. Joint communication quality assurance algorithm for UAVs flying over urban LTE networks // Proceedings of the 3rd International Conference on Computer and Communications (ICCC, Chengdu, China, 13‒16 December 2017). IEEE, 2017. PP. 490‒496. DOI:10.1109/CompComm.2017.8322595Ding X., Yin D., Zhou Y., Lai J., Wang Y. Joint communication quality assurance algorithm for UAVs flying over urban LTE networks. Proceedings of the 3rd International Conference on Computer and Communications, ICCC, Chengdu, China, 13‒16 December 2017. IEEE; 2017. p.490‒496. DOI:10.1109/CompComm.2017.8322595Stanczak J., Kovacs I.Z., Koziolet D., Wigard J., Amorim R., Nguyen H. Mobility Challenges for Unmanned Aerial Vehicles Connected to Cellular LTE Networks // Proceedings of the 87th Vehicular Technology Conference (VTC Spring, Porto, Portugal, 3‒6 June 2018). IEEE, 2018. DOI:10.1109/VTCSpring.2018.8417736Stanczak J., Kovacs I.Z., Koziolet D., Wigard J., Amorim R., Nguyen H. Mobility Challenges for Unmanned Aerial Vehicles Connected to Cellular LTE Networks. Proceedings of the 87th Vehicular Technology Conference, VTC Spring, 3‒6 June 2018, Porto, Portugal. IEEE; 2018. DOI:10.1109/VTCSpring.2018.8417736Stornig A., Fakhreddine A., Hellwagner H., Popovski P., Bettstetter C. Video Quality and Latency for UAV Teleoperation over LTE: A Study with ns3 // Proceedings of the 93rd Vehicular Technology Conference (VTC2021-Spring, Helsinki, Finland, 25‒28 April 2021). IEEE, 2021. DOI:10.1109/VTC2021-Spring51267.2021.9448676Stornig A., Fakhreddine A., Hellwagner H., Popovski P., Bettstetter C. Video Quality and Latency for UAV Teleoperation over LTE: A Study with ns3. Proceedings of the 93rd Vehicular Technology Conference, VTC2021-Spring, 25‒28 April 2021, Helsinki, Finland. IEEE; 2021. DOI:10.1109/VTC2021-Spring51267.2021.9448676Nihei K., Kai N., Maruyama Y., Yamashita T., Kanetomo D., Kitahara T., et al. Forest Fire Surveillance using Live Video Streaming from UAV via Multiple LTE Networks // Proceedings of the 19th Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC, Las Vegas, USA, 8‒11 January 2022). IEEE, 2022. PP. 465‒468. DOI:10.1109/CCNC49033.2022.9700621Nihei K., Kai N., Maruyama Y., Yamashita T., Kanetomo D., Kitahara T., et al. Forest Fire Surveillance using Live Video Streaming from UAV via Multiple LTE Networks. Proceedings of the 19th Annual Consumer Communications & Networking Conference, CCNC, 8‒11 January 2022, Las Vegas, USA. IEEE; 2022. p.465‒468. DOI:10.1109/CCNC49033.2022.9700621Lin X., Yajnanarayana V., Muruganathan S.D., Gao S., Asplund H., Maattanen H.L. The Sky Is Not the Limit: LTE for Un- manned Aerial Vehicles // IEEE Communications Magazine. 2018. Vol. 56. Iss. 4. PP. 204‒210. DOI:10.1109/MCOM.2018.1700643Lin X., Yajnanarayana V., Muruganathan S.D., Gao S., Asplund H., Maattanen H.L. The Sky Is Not the Limit: LTE for Unmanned Aerial Vehicles. IEEE Communications Magazine. 2018;56(4):204‒210. DOI:10.1109/MCOM.2018.1700643Gharib M., Nandadapu S., Afghah F. An Exhaustive Study of Using Commercial LTE Network for UAV Communication in Rural Areas // Proceedings of the International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops, Montreal, Canada, 14‒23 June 2021). IEEE, 2021. PP. 1‒6. DOI:10.1109/ICCWorkshops50388.2021.9473547Gharib M., Nandadapu S., Afghah F. An Exhaustive Study of Using Commercial LTE Network for UAV Communication in Rural Areas. Proceedings of the International Conference on Communications Workshops, ICC Workshops, 14‒23 June 2021, Montreal, Canada. IEEE; 2021. p.1‒6. DOI:10.1109/ICCWorkshops50388.2021.9473547Naveed M., Qazi S., Khawaja B.A. UAV-based Life-Saving Solution For Police To Maintain Social-Distancing During Covid-19 Pandemic Using 4G-LTE Technology // Proceedings of the International Conference on Communication Technologies (ComTech, Rawalpindi, Pakistan, 21‒22 September 2021). IEEE, 2021. PP. 28‒32. DOI:10.1109/ComTech52583.2021.9616854Naveed M., Qazi S., Khawaja B.A. UAV-based Life-Saving Solution For Police To Maintain Social-Distancing During Covid19 Pandemic Using 4G-LTE Technology. Proceedings of the International Conference on Communication Technologies, ComTech, 21‒22 September 2021, Rawalpindi, Pakistan. IEEE; 2021. PP.28‒32. DOI:10.1109/ComTech52583.2021.9616854Nguyen H.C., Amorim R., Wigard J., Kovacs I.Z., Mogensen P. Using LTE Networks for UAV Command and Control Link: A Rural-Area Coverage Analysis // Proceedings of the 86th Vehicular Technology Conference (VTC-Fall, Toronto, Canada, 24‒27 September 2017). IEEE, 2017. PP. 1‒6. DOI:10.1109/VTCFall.2017.8287894Nguyen H.C., Amorim R., Wigard J., Kovacs I.Z., Mogensen P. Using LTE Networks for UAV Command and Control Link: A Rural-Area Coverage Analysis. Proceedings of the 86th Vehicular Technology Conference, VTC-Fall, 24‒27 September 2017, Toronto, Canada. IEEE; 2017. p.1‒6. DOI:10.1109/VTCFall.2017.8287894Jeong H. H., Lee J., Park S. A Study on Data Acquisition in the Invisible Zone of UAV through LTE Remote Control // Korean Journal of Remote Sensing. 2019. Vol. 35. Iss. 6_1. PP. 987‒997. DOI:10.7780/kjrs.2019.35.6.1.9Jeong H. H., Lee J., Park S. A Study on Data Acquisition in the Invisible Zone of UAV through LTE Remote Control. Korean Journal of Remote Sensing. 2019;35(6_1):987‒997. DOI:10.7780/kjrs.2019.35.6.1.9Агамалян В. А. Опыт разработки БПЛА для мониторинга технологических объектов и обеспечения проведения аварийно-спасательных работ // V военно-научная конференция (Анапа, Россия, 29–30 июля 2020) «Роботизация Вооружённых Сил Российской Федерации». Анапа: Федеральное государственное автономное учреждение "Военный инновационный технополис "ЭРА", 2020. С. 228‒239.Agamalyan V. A. Experience in Developing UAVs for Monitoring Technological Facilities and Ensuring Emergency Rescue Operations. Proceedings of the V th Military Scientific Conference, July 29–30, 2020, Anapa, Russia on Robotics of the Armed Forces of the Russian Federation. Anapa: Federal State Autonomous Institution "Military Innovative Technopolis "ERA"; 2020. p.228‒239. (in Russ.)Белоногов А.С., Шорохов Н.С. Мониторинг состояния объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта на основе технологии FUSN // Инфокоммуникационные технологии. 2021. Т. 19. № 1. С. 40‒46. DOI:10.18469/ikt.2021.19.1.05Belonogov A.S., Shorokhov N.S. Monitoring of the State of Railway Infrastructure Objects Based on FUSN Technology. Infokommunikacionnye tehnologii. 2021;19(1):40‒46. DOI:10.18469/ikt.2021.19.1.05 (in Russ.)Корепанов К.Э., Шибанов Р.Э., Кайсина И.А., Абилов А.В., Ламри М.А. Анализ моделей распространения радиосигнала для имитационного моделирования беспроводных сетей в среде NS-3 // XXXI Республиканская выставка-сессия студенческих инновационных проектов и XL Научно-технической конференции молодежи АО «ИЭМЗ «Купол»: ВЫСТАВКА ИННОВАЦИЙ-2021 (ВЕСЕННЯЯ СЕССИЯ), Ижевск, Россия, 23 марта–22 апреля 2021. Ижевск: Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова, 2021. С. 66‒72.Korepanov K.E., Shibanov R.E., Kaysina I.A., Abilov A.V., Lamri M.A. Analysis of Radio Signal Propagation Models for Simulating Wireless Networks in the NS-3 Environment. Proceedings of the XXXIst Republican Exhibition-Session of Student Innovation Projects and XLth Scientific and Technical Youth Conference of Izhevsk Elektromekhanicheskiy Zavod: Innovation Exhibition-2021 (Spring Session), 23 March–22 April 2021, Izhevsk, Russia. Izhevsk: Kalashnikov Izhevsk State Technical University Publ.; 2021. p.66‒72. (in Russ.)Никитина А.В., Митряшкина Д.Ю. Анализ требований к каналам действующих сетей мобильной связи для передачи данных с борта беспилотного летательного аппарата // 45-я международная конференция «Мобильный бизнес: перспективы развития и реализации систем радиосвязи в России и за рубежом» (Москва, Россия, 02–03 июля 2020). Москва: ЗАО "Национальный институт радио и инфокоммуникационных технологий", 2020. С. 9‒11.Nikitina A., Mitryashkina D. Analysis of the Requirements to Channels of Existing Mobile Communication Networks for Data Transmitting from an Unmanned Aerial Vehicle. Proceedings of the 45th International Conference "Mobile Business: Prospects for the Development and Implementation of Radio Communication Systems in Russia and Abroad", 02–03 July 2020, Moscow, Russia. Moscow: National Institute of Radio and Infocommunication Technologies Publ.; 2020. p.9‒11. (in Russ.)Программа и методики проведения контроля параметров качества услуг подвижной радиотелефонной связи, включая MVNO. URL: https://rkn.gov.ru/docs/Programma_i_metodiki_kontrolja_kachestva_sotovoj_svjazi1.pdf (дата обращения 11.03.2022)The Program and Methods for Monitoring the Quality Parameters of Mobile Radiotelephone Services, Including MVNO. Available from: https://rkn.gov.ru/docs/Programma_i_metodiki_kontrolja_kachestva_sotovoj_svjazi1.pdf [Accessed 11/03/22]Galkin B., Kibilda J., DaSilva L.A. Backhaul for Low-Altitude UAVs in Urban Environments // Proceedings of the International Conference on Communications (ICC, Kansas City, USA, 20‒24 May 2018). IEEE, 2018. DOI:10.1109/ICC.2018.8422376Galkin B., Kibilda J., DaSilva L.A. Backhaul for Low-Altitude UAVs in Urban Environments. Proceedings of the International Conference on Communications, ICC, 20‒24 May 2018, Kansas City, USA. IEEE; 2018. DOI:10.1109/ICC.2018.8422376

The authors declare that there are no conflicts of interest present.