第五代移動通信（5G）帶來了更多的用戶場景，這些場景往往對用戶體驗質量有著更高的要求，即
更大的信息容量，更高的數據速率，更低的延遲以及更靈活、可擴展的網絡。物聯網（IoT）就是5G概念的用例之一，它是智慧地球的基礎架構，但地面網絡的侷限性阻礙了物聯網設備和服務的部署。此前的觀念中，提到對地基網絡的補充，人們第一反應為“天基網絡”。事實上，在萬物互聯層面，意大利有學者提出了更進一步的解決方案，即衛星、無人機與5G地面網的集成。
圖1：遠程物聯網商業解決方案架構（圖標來自Noun項目網站）
物聯網是指無線連接的大量設備和傳感器之間的數據交換，而不會受到人為干擾。它可以用於各種領域，例如智能計量、智能建築和環境監控。全球已安裝的物聯網連接設備數量已從2015年的154.1億增長到2018年的231.4億，並在2025年有望達到754.4億。
在討論衛星、無人機與5G地面網的集成方式之前，首先需要明確的是遠程物聯網的架構模式。如圖1所示，物聯網設備通過作用於數據鏈路和直接封裝物聯網應用程序數據的物理層的技術，將其數據傳輸到品牌定義（例：LoRa、SigFox或Ingenu）的網關。所有涉及的協議都是經過嚴格品牌定義的，每個網關都是協議轉換器，將私有IoT應用程序封裝到Internet協議棧中，以傳送到物聯網雲。其中品牌定義的服務器會將應用程序層從IoT應用程序轉換為對於終端用戶適合的Internet應用程序協議（例如HTTP）。
圖2：物聯網設備-無人機-衛星和5G架構
無人機、衛星與5G地面網絡之間的集成（以支持IoT用例為目的）可以應用於多種場景，並帶來多種益處，這取決於“非地面對象”的作用。如圖2所示，在沒有其他通信基礎設施的情況下，為了通過IoT設備收集和轉發生成的數據，無人機和衛星可用於5G應用場景。無人機可以幫助擴展商業物聯網網絡的覆蓋範圍，例如作為移動訪問點，其位置和移動路徑就可以得到正確的設置和動態調整。
當然，這類複雜的集成技術也無可避免的面臨著許多挑戰。譬如在路由技術方面，5G-UE包含5G通信的用戶端點，即5G CN無法看到鏈接到無人機的多個IoT設備。必須在無人機上實施適當的機制，以允許它們正確分配發往IoT設備的數據（命令、請求等）；在移交技術方面，無人機是通過遵循預定的路徑來更改其位置，但若衛星是非對地靜止衛星，它們的信號並不總是覆蓋固定區域，這就意味著IoT設備無法始終鏈接到同一無人機，並且無人機也無法恆定鏈接衛星，在這些不同種類的切換事件期間，需要適當的切換機制來管理正在進行的通信；在
長期存儲技術方面，由於無人機和衛星之間，或衛星與衛星網關間鏈路的不可預測故障，無人機可能會暫時與5G CN斷開連接，這將帶來通信的衰減甚至中斷。因此，對於這類物聯網集成的設想，還存在許多有待解決的問題，或許通過數學分析和數值模擬，這項研究將會取得下一步進展。
想要進一步瞭解無人機和物聯網的不同用例以及衛星在物聯網中的作用，請在後臺回覆關鍵詞“無人機”，即可獲得完整版英文研究報告。
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