Μελέτη για τη χρήση δικτύων 5G σε μη επανδρωμένα  αεροσκάφη

Λεβεντέας, Κωνσταντίνος

Study on the use of 5G networks in drones

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Λεβεντέας, Κωνσταντίνος

Date

2024-07-29

Advisor

Βουτσινάς, Στυλιανός

Διπλωματική εργασία μεταπτυχιακού (1.339Mb)

Keywords

Μη επανδρωμένα αεροσκάφη, ; Δίκτυα ; Δεδομένα ; Δίκτυα κινητής τηλεφωνίας ; Εφαρμογές drone

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τη μελέτη για τη χρήση δικτύων 5G σε μη επανδρωμένα αεροσκάφη. Η έλευση των δικτύων 5G υπόσχεται να φέρει επανάσταση σε διάφορους κλάδους μέσω της υψηλής ταχύτητας, της χαμηλής καθυστέρησης και της αξιόπιστης συνδεσιμότητας. Η παρούσα μελέτη διερευνά την εφαρμογή της τεχνολογίας 5G στην ενίσχυση των δυνατοτήτων και των επιδόσεων των μη επανδρωμένων αεροσκαφών. Συγκεκριμένα, εξετάζει τα δυνητικά οφέλη, τις τεχνικές προκλήσεις και τις πρακτικές επιπτώσεις της ενσωμάτωσης των δικτύων 5G με μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα (UAV). Η μελέτη μου διερευνά διάφορους βασικούς τομείς: τη βελτίωση της μετάδοσης δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και του απομακρυσμένου ελέγχου, τη βελτίωση της αυτόνομης πλοήγησης και της αποφυγής εμποδίων μέσω του υπολογισμού ακμών και τη διευκόλυνση πολύπλοκων επιχειρήσεων, όπως οι αποστολές πέρα από την οπτική γραμμή όρασης (BVLOS). Μέσω αυτής της μελέτης, αποδεικνύεται πώς η συνδεσιμότητα 5G μπορεί να μειώσει σημαντικά την καθυστέρηση και να αυξήσει το διαθέσιμο εύρος ζώνης για τις λειτουργίες των μη επανδρωμένων αεροσκαφών, οδηγώντας σε πιο ευέλικτους και αποτελεσματικούς μηχανισμούςελέγχου. Επιπλέον, η μελέτη ασχολείται με τα τεχνικά εμπόδια που σχετίζονται με την ενσωμάτωση του 5G, συμπεριλαμβανομένης της ανάγκης για προηγμένο υλικό, των πιθανών προβλημάτων παρεμβολών και των προκλήσεων για τη διατήρηση σταθερών συνδέσεων σε δυναμικά περιβάλλοντα. Διερευνώνται επίσης οι ρυθμιστικές επιπτώσεις και οι επιπτώσεις στην ασφάλεια από την ευρεία ανάπτυξη drone με δυνατότητα 5G. Τα συμπεράσματά μου υποδηλώνουν ότι, ενώ υπάρχουν σημαντικά οφέλη από τη χρήση των δικτύων 5G στην τεχνολογία των μη επανδρωμένων αεροσκαφών, η επίτευξη βέλτιστων επιδόσεων απαιτεί την αντιμετώπιση αρκετών κρίσιμων προκλήσεων. Η μελέτη καταλήγει με συστάσεις για μελλοντική έρευνα και ανάπτυξη για την πλήρη αξιοποίηση των δυνατοτήτων του 5G σε εφαρμογές UAV, υπογραμμίζοντας τον μετασχηματιστικό αντίκτυπο που μπορεί να έχει αυτή η τεχνολογία σε κλάδους όπως η εφοδιαστική, η επιτήρηση, η γεωργία και η αντιμετώπιση εκτάκτων αναγκών.

Abstract

This thesis deals with the study on the use of 5G networks in unmanned aircraft.The advent of 5G networks promises to revolutionize various industries through high speed, low latency, and reliable connectivity. This study explores the application of 5G technology in enhancing the capabilities and performance of drones. Specifically, it examines the potential benefits, technical challenges and practical implications of integrating 5G networks with unmanned aerial vehicles (UAVs). My study explores several key areas: improving real-time data transmission and remote control, improving autonomous navigation and obstacle avoidance through edge computation, and facilitating complex operations such as beyond line of sight (BVLOS) missions. Through this study, we demonstrate how 5G connectivity can significantly reduce latency and increase the available bandwidth for unmanned aircraft operations, leading to more flexible and efficient control mechanisms. In addition, the study addresses the technical barriers associated with 5G integration, including the need for advanced hardware, potential interference issues and challenges to maintaining stable connections in dynamic environments. Regulatory and security implications of widespread deployment of 5G-enabled drones are also explored. My conclusions suggest that while there are significant benefits from the use of 5G networks in drone technology, achieving optimal performance requires addressing several critical challenges. The study concludes with recommendations for future research and development to fully exploit the potential of 5G in UAV applications, highlighting the transformative impact this technology can have in sectors such as logistics, surveillance, agriculture, and emergency response.