無人機群彈性組建5G多躍網路(2)

無人機群組成5G NR多躍網路

(承前文)多躍(Multi-hop)是指在訊號來源端及目的端之間，經由多個具備中繼功能的節點，將訊號來源端發出的訊號進行中繼並傳送到多個中繼節點(Relay Node)轉發，並最終轉送到目的端。應用多個中繼節點同時接收訊號及傳送訊號的特性來實現5G NR多躍網路是近幾年才開始探討的技術，使得5G NR系統的兩個基地台之間能具有多個多躍中繼節點，5G訊號將從來源節點發出，在各個中繼節點間進行訊號轉發並最終轉送至目的節點。

傳統5G電信網路通訊之間由來源基地台及目的基地台負責，由於運作於高頻頻段將導致原本的基地台訊號涵蓋範圍縮小，包含一般基地台(BS)、小型基地台(Small Cell)及毫微微型蜂巢式基地台(Femtocell)在內的5G NR基地台，必須增加其布建數量及密度，以維持原先4G行動網路的訊號涵蓋範圍。然而，在高山、偏遠地區布建5G基地台相當困難，因此使用無人航空載具搭載5G NR中繼節點/微型基地台以構成5G NR多躍網路有其價值，無人航空載具可以不受地形限制扮演中繼節點的角色。

另一方面，多躍中繼節點的布建有相當多好處，例如5G NR多躍網路可以讓來源基地台、中繼基地台、中繼節點、目的基地台之間有較短的訊號傳輸距離，這意味著較短的訊號傳輸距離可以有效地降低各節點(或中繼節點)之間的傳送功率，因此可以減少節點的系統耗電，因此可以增加系統的電池的壽命。

圖2為具有三個5G NR多躍中繼節點群的無人航空載具5G NR多躍網路。事實上，3GPP Release 16規範了一種用於5G NR自回傳技術(5G Self-backhauling) : 整合式接取與回傳(IAB)，用以規範5G NR多躍中繼節點相關運作。

5G NR多躍中繼節點能夠實現5G NR訊號的放大轉發或是訊號解碼轉發，前者的5G NR多躍中繼節點在接收到訊號後，會將該接收訊號放大之後再轉送出去，以消弭無線通道衰耗對5G NR訊號的影響；後者的5G NR多躍中繼節點則在接收到訊號後，對於接收訊號先進行解碼再重新編碼，並於重新編碼後再將該訊號轉發給下一個節點。兩種中繼策略各有其優缺點，皆為布建5G NR多躍網路的可行策略。

(本文作者王冠雄為台灣立訊網通射頻硬體研發經理；陳偉鑫為台灣立訊網通研發總監)

參考資料

[1] S. R. Pandey, K. Kim, M. Alsenwi, Y. K. Tun, Z. Han and C. S. Hong, "Latency-Sensitive Service Delivery With UAV-Assisted 5G Networks," in IEEE Wireless Communications Letters, vol. 10, no. 7, pp. 1518-1522, 2021.

[2] M. R. Mortada, A. Nasser, A. Mansour and K. C. Yao, "LIBRO: A Location Information Based Routing Protocol for Multi-Hop WSN Applications," in 2021 IEEE 94th Vehicular Technology Conference, pp. 1-6, 2021.

[3] T. Wang, Y. Zhang, N. N. Xiong, S. Wan, S. Shen and S. Huang, "An Effective Edge-Intelligent Service Placement Technology for 5G-and-Beyond Industrial IoT," in IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 18, no. 6, pp. 4148-4157, 2022.

[4] Jau-Yang Chang, Jin-Tsong Jeng and Jun-Yi Wu, "Multi-hop based energy-saving control scheme for internet-of-things systems," in Journal of the Chinese Institute of Engineers, vol. 45, no. 6, pp. 543-555, 2022.

無人機群彈性組建5G多躍網路(1)

無人機群彈性組建5G多躍網路(2)