ACM通信
研究突出了
技术视角:SkyCore的架构将其带到“边缘”
以下SkyCore论文阐述了一个令人兴奋的无人机用例，其中无人机可以作为蜂窝网络的移动基站，飞到蜂窝网络的区域，以改善这些区域的无线连接。这种按需修补网络容量的自适应能力将有助于解决热点问题，例如在体育场馆或其他网络容量不足的临时事件，和/或部分蜂窝网络无法使用时的紧急情况。本文使用长期演进(LTE)标准作为通过无人机提供按需自适应蜂窝连接的案例研究。
这项工作的挑战是如何调整现有的LTE标准，以支持基于无人机的移动基站的概念，特别是在多个无人机存在的情况下。在目前的蜂窝网络中，基站使用无线接入网(RAN)与客户端(例如手机)通信。数据包然后通过由网关组成的高速有线网络路由到Internet，这些网关包括进化包核心(EPC)网络。本文观察到，目前的蜂窝运营商通常采用无人机基站的架构，其中无人机包含RAN而EPC是基于地面的。为了将基于无人机的RAN连接到EPC，无人机或通过电线连接到无人机基站(限制其机动性和范围)或无线连接到无人机，暴露EPC通信的无线链路的不可靠性。
相反，作者提出了一种名为SkyCore的新型edge -EPC网络架构，其中EPC功能被推到极端边缘，即无人机本身。这避免了前面提到的栓接和无线不可靠性问题，但引入了两个新的挑战。首先，无人机的计算资源有限。其次，标准EPC网络的层次性提供了一个全局视图，可以管理移动客户端从一个基站到下一个基站的切换，而基于无人机的EPC功能将没有全局视图。作者分别针对这些问题提出了新的解决方案:软件重构以减少EPC在无人机上的占用;以及通过一种新的软件定义网络(SDN)控制数据接口为EPC代理进行主动的无人机间通信。
本文的贡献如下:首先，构建了一个Skycore系统的真实原型，由两个无人机LTE网络组成，该网络与商用现成的ran和移动LTE客户端无缝工作。其次，该论文展示了SkyCore无人机作为自适应lte热点的可行性，为客户提供改进的按需网络容量。第三，本文论证了Skycore作为一个独立的特设LTE网络的可行性，通过两个不同的无人机连接地理上分离的客户端，同时也允许无缝放手。第四，实验表明，与通用的Edge-EPC架构相比，SkyCore增强的Edge-EPC控制平面延迟降低了一个数量级，CPU利用率降低了五倍。
SkyCore系统引入了一种新的边缘中心蜂窝网络架构，为在未来热点和紧急情况下高效支持移动无人机基站提供了可能。Skycore的Edge-EPC架构还有一个优点，那就是它不局限于LTE网络，可以推广到5G蜂窝网络及其他网络。
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