LTEと5Gが次世代のドローンにどのように動作しているか

として ドローン 基本的なフライングカメラから自律データ収集プラットフォームに進化し、高速の必要性、
信頼性が高く、長距離コミュニケーションはこれまで以上に重要です。従来の無線周波数（RF）システムと Wi-Fi 特に視覚的な見通し（BVLOS）操作を超えて、ドローン機能を制限し、リアルタイムのデータ送信。そこで、LTE（4G）と5Gセルラーテクノロジーが登場します。これは、既存のモバイルネットワークインフラストラクチャを使用した長距離、高帯域幅、および低遅延の接続を拡大します。このガイドでは、ドローンのLTEと5Gが最新のUAV（無人航空機）にどのように統合されているか、彼らが提供する利点、関係する課題、およびエンジニアと愛好家の両方が携帯電話に接続されたドローンを始める方法を探ります。

なぜLTEと5Gはドローン通信のゲームチェンジャーなのですか？

従来のRFおよびWi-Fiシステムの制限。

• 短距離（500m〜2km）。
• 視線のみ。
• 混雑したISMバンドの高い干渉。
• 限られた帯域幅と高い遅延。
• これらの制限は、リアルタイムの4Kビデオストリーミング、自律検査、長距離配信、群れの調整などのアプリケーションを制限します。

LTE/5Gはこれらの重要な利点を提供します：

LTE/5Gがドローン内でどのように機能するか：ハードウェアとソフトウェアの概要

4G/5Gドローン統合のハードウェアコンポーネント

ドローンでLTEまたは5G通信を有効にするには、次のことが必要です。

• 4G/5Gセルラーモジュール： たとえば、Quectel EC25（LTE EC25（LTE EC25（LTE）、Qualcomm Snapdragon X55（5G）。
• SIMカードまたはESIM： データプラン（できればテレメトリ用の静的IPを使用）。
• 高ゲインアンテナ： 特にモバイル環境でのより良い受容のため。
• フライトコントローラーの統合： USB、UART、またはイーサネットを介して。
• バッテリー管理： モデムは、送信中に大きな電力を引き出すことができます。
• 愛好家のためのヒント： Raspberry PiまたはJetson Nano上のSIM7600G-Hのような4G LTEモジュールから始めて、セルラードローンシステムをプロトタイプします。

セルラー接続ドローンのソフトウェアスタック。

• オペレーティング·システム： ArdupilotやPX4などのLinuxベースのシステム。
• 接続性： PPP、QMI、またはMBIMインターフェイスは、セルラーデータを表示します。
• プロトコル： テレメトリーのTCP/UDPを介したmavlink。ビデオ用のrtsp/rtmp/webrtc。
• 安全 ：VPNトンネル、コマンドアンドコントロール（C2）暗号化のためのTLS/SSL。
• クラウド統合： テレメトリーダッシュボード用のオプションのMQTT/HTTP API。

LTE/5Gドローンの一般的なユースケース

bvlosミッション

Cellularは、ドローンがオペレーターから何マイルも離れたところに飛ぶことを可能にします。

• パワーラインまたはパイプライン検査。
• 長距離マッピング。
• 農村ゾーンの緊急対応。

リアルタイムビデオストリーミング

と 5g アップリンク、ドローンは4K/8Kビデオをクラウドまたはコントロールセンターに直接ストリーミングできます。理想的：

• ニュースとメディア放送。
• セキュリティおよび国境パトロール。
• 交通監視。

群れの調整

5Gのデバイスツーデバイス（D2D）は、次のための同期ドローン群をサポートしています。

• 農業散布
• 共同捜索救助
• 軍事形成

アーバンエアモビリティ（UAM）

自律ドローンとEVTOL航空機は、5G経由のネットワークスライスとエッジコンピューティングに依存しています。

• 空域データをリアルタイムで共有します
• UTMと通信する（無人の交通管理）
• 混雑した空の衝突は避けてください

開始：4G/5 G対応ドローンの構築または購入

オプション1：オープンソースハードウェア付きDIY

• Pixhawkフライトコントローラーから始めます
• コンパニオンコンピューター（Jetson Nano、Raspberry Pi）を使用してください
• Quectel EC25またはSIM7600 LTEモデムを統合します
• インターネット上でQgroundControlまたはMavproxyに接続します
• ZerotierまたはOpenVPNで固定します

オプション2：コマーシャルレディフライLTEドローン

一部のメーカーは、クラウドベースのダッシュボードを備えたLTE対応のUAVを提供しています。

• DJI Matrice 300 RTK（SDK経由でオプションのLTEモジュール）
• Parrot Anafi AI - ネイティブ4G LTEサポート
• Quantum Systems Trinity F90+ - LTE/BVLOS準備

技術的な課題とそれらを克服する方法は？

より高い高度で信号落下

モバイルタワーは、地上レベルのユーザーをカバーするように設計されています。ハイツ> 120m：

• 信号強度が低下します。
• 干渉の増加。
• 複数のタワーが重複しています。

解決： 方向アンテナを使用したり、カバレッジを事前に定義したり、既知のカバレッジで高度で飛行します。

モビリティとタワーハンドオーバー

動きの速いドローンは、ハンドオーバーアルゴリズムを混乱させ、次のことを引き起こす可能性があります。

• データ損失
• テレメトリースパイク
• ストリーミングジッター

解決： ハンドオーバーとモビリティサポートを強化した5Gネットワ​​ークを使用します。バッファリング戦略を実装します。

消費電力

セルラーモジュールは、アクティブ伝送中に1〜2Wを描画できます。

解決： イドル時にパワーサイクルモジュールを使用し、高効率のDC-DCコンバーターを使用します。

データプランとキャリアの制限

多くの消費者SIMSは、空中使用またはキャップのアップロード速度をブロックします。

解決： 静的IPサポートと高いアップリンク容量を備えたIoT/M2Mデータプランを選択します。一部のキャリアは、ドローン固有のシムを提供しています。

規制とコンプライアンス

FAAおよびEASAの考慮事項

• Cellular上のBVLOSには、明示的な許可が必要です。
• リモートID：LTE/5G通信でもブロードキャストする必要があります。
• 高度の制限：ほとんどの地域は、UAVを120m未満（〜400フィート）に制限しています。

セルラーキャリアポリシー

• 空港やスタジアムでの飛行ゾーンは、妨害またはネットワークブロックがある場合があります。
• キャリアAPNには、固定IPおよびポート転送に設定が必要になる場合があります。

次は何ですか？ 5G強化と6Gホライズン

ドローン用5G：何が来るのか

• 自律ナビゲーションのための超信頼性の低い低レイテンシー通信（URLLC）
• 専用のコントロールとペイロードトラフィックのネットワークスライス
• オンボードAIオフロードのエッジコンピューティング
• ドローンからドローン（D2D）通信のSidelinkサポート

6Gおよび非地球ネットワーク（NTN）を楽しみにしています

• レオ 衛星 グローバルドローン接続のための5g（Starlinkなど）
• 手元とカバレッジを最適化するためのAI-Nativeネットワーク
• 超高速航空リンクのためのTHZ通信（2030年以降）

結論： LTEと5Gはバックボーンです 次世代ドローン 。 BVLOS検査ドローンを構築するエンジニアであろうと、HDビデオを空からYouTubeにストリーミングしたい愛好家であろうと、RFとWi-Fiが単に一致できない機能を解き放ちます。時間制御と監視により、強力なアクセス それ およびエッジコンピューティングシステム。ネットワークが改善し、規制当局が適応するにつれて、LTEと5Gは、自律的、インテリジェント、グローバルに接続された航空システムのイネーブラーになります。