C2 je služba 3GPP umožňující vzdálené řízení a správu bezpilotních letadel a dalších automatizovaných systémů prostřednictvím spolehlivých 5G sítí s nízkou latencí pro operace kritické z hlediska mise.

Popis

C2 (Control and Command) je standardizovaná služba definovaná 3GPP pro usnadnění dálkového provozu bezpilotních letadel (UAV), známých také jako drony, přes mobilní sítě, primárně 5G. Vytváří vyhrazený komunikační kanál mezi řídicím stanovištěm UAV (často pozemním pilotem nebo automatizovaným systémem) a samotným UAV. Tento kanál je navržen pro přenos základních řídicích signálů pro ovládání letu (např. navigace, výška, rychlost) a pro příjem telemetrických dat z UAV (např. poloha, stav, údaje ze senzorů). Služba je architektonicky navržena tak, aby splňovala přísné požadavky na leteckou bezpečnost, vyžadující ultra-spolehlivou komunikaci s nízkou latencí (URLLC), vysokou dostupnost a zabezpečený přenos dat.

Architektura C2 integruje UAV, síť 3GPP a systém UAV Service Supplier (USS) nebo UAS Traffic Management (UTM). UAV se připojuje k 5G síti prostřednictvím funkce uživatelského zařízení (UE), kterou může být palubní modem. Komunikační cesta C2 je zřízena mezi aplikačním serverem řídicího stanoviště UAV, který může být umístěn v datové síti, a UAV UE. Jádrová síť 3GPP, konkrétně 5G Core (5GC), pro toto spojení poskytuje funkce správy relací, řízení politik a zabezpečení. Mezi klíčové síťové funkce zapojené do procesu patří funkce správy přístupu a mobility (AMF) pro registraci a mobilitu, funkce správy relací (SMF) pro zřizování PDU relací a funkce řízení politik (PCF) pro aplikaci QoS politik šitých na míru provozu C2, jako je garantovaný přenosový výkon a priorita zpracování.

Služba funguje tak, že zřizuje PDU relaci se specifickými charakteristikami QoS pro spojení C2. Síťové krájení (network slicing) je základním prvkem, který umožňuje vytváření izolovaných logických sítí vyhrazených pro komunikaci C2 UAV, čímž zajišťuje výkonnostní a bezpečnostní izolaci od ostatního spotřebitelského provozu. Spojení C2 může pracovat v přímém režimu, kdy příkazy proudí z řídicího stanoviště přímo na UAV, nebo v síťovém režimu, kdy spojení může procházet přes mezilehlé síťové prvky pro zvýšenou spolehlivost a kontinuitu služby během událostí mobility, jako je předávání spojení. Zabezpečení je prvořadé a využívá nativní bezpečnostní prvky 5G, jako je vzájemné ověřování a šifrování, spolu s dodatečným zabezpečením na aplikační vrstvě definovaným v servisních specifikacích.

Role C2 v síti spočívá v přeměně systému 5G na spolehlivý řídicí kanál pro provoz UAV mimo vizuální dolet (BVLOS). Umožňuje, aby bylo s UAV zacházeno jako se specializovaným síťovým klientem s požadavky na služby srovnatelnými s kritickým IoT a průmyslovou automatizací. Síť aktivně spravuje životní cyklus relace C2, monitoruje její výkon vůči cílům QoS a může spouštět nápravné akce, jako je modifikace relace nebo předání spojení do buňky s lepší silou signálu, aby byla zachována integrita řídicího spoje. Tato integrace je základním kamenem pro umožnění škálovatelných komerčních a vládních služeb využívajících drony.

K čemu slouží

C2 bylo vytvořeno, aby řešilo nedostatek standardizovaného, škálovatelného a bezpečného komunikačního systému založeného na mobilních sítích pro řízení bezpilotních letadel. Před standardizací 3GPP byly operace UAV závislé na proprietárních rádiových spojích (např. v pásmech ISM), které měly omezený dosah, byly náchylné k rušení a nemohly garantovat kvalitu služby vyžadovanou pro bezpečné operace BVLOS ve složitých prostředích. Tato omezení bránila škálovatelnosti a integraci dronů do řízeného vzdušného prostoru spolu s pilotovaným letectvím. Motivací pro C2 je rychlý růst odvětví dronů a celosvětový regulační tlak na zavedení systémů řízení provozu UAS (UTM), které vyžadují spolehlivou a všudypřítomnou komunikační páteř.

Primární problém, který C2 řeší, je poskytnutí certifikovaného komunikačního spoje pro UAV, který splňuje regulační požadavky letectví pro řízení a kontrolu. Využívá existující a rozšiřující se pokrytí 5G sítí k nabídnutí širokoplošného pokrytí, vysoké kapacity a inherentní podpory mobility. To umožňuje operátorům dronů provádět mise na velké vzdálenosti bez nutnosti nasazovat a udržovat vlastní vyhrazenou pozemní infrastrukturu. Dále schopnosti 5G v oblasti síťového krájení, edge computingu a přesného určování polohy doplňují službu C2 a umožňují pokročilé scénáře, jako je dynamické geofencování, vyhýbání se kolizím v reálném čase a zpracování dat ze senzorů s nízkou latencí na síťové hraně.

Historicky byla integrace mobilní technologie pro řízení UAV ad-hoc. Práce 3GPP, začínající ve verzi 15, poskytla potřebný architektonický rámec a definice služeb pro zajištění interoperability mezi UAV, řídicími stanovišti a mobilními operátory po celém světě. Tato standardizace byla klíčová pro síťové operátory, aby mohli nabízet C2 jako komerční službu s dobře definovanými výkonnostními SLA, a pro letecké úřady, aby mohly uznat mobilní sítě jako platný prostředek pro splnění požadavků na komunikaci C2 spojení. Odstraňuje omezení předchozích nestandardizovaných přístupů tím, že poskytuje komplexní řešení zahrnující konektivitu, zabezpečení, identifikaci a správu služeb.

Klíčové vlastnosti

• Standardizovaná služba pro dálkové pilotování UAV a telemetrii přes sítě 3GPP
• Podpora profilů QoS pro ultra-spolehlivou komunikaci s nízkou latencí (URLLC)
• Integrace se síťovým krájením (Network Slicing) 5G pro vyhrazená, izolovaná C2 spojení
• Definovaná architektura pro propojení se systémy řízení provozu UAS (UTM)
• Rozšířené bezpečnostní mechanismy pro ověřování a důvěrnost C2 spojení
• Podpora kontinuity služby a správy mobility během letu UAV

Definující specifikace

• TS 22.125 (Rel-19) — UAS Requirements via 3GPP System
• TR 22.843 (Rel-19) — Study on Uncrewed Aerial Vehicle (UAV) Phase 3
• TS 23.255 (Rel-19) — UAS Application Layer Support
• TS 23.256 (Rel-19) — UAS Support Architecture Enhancements
• TS 23.700 (Rel-20) — XR Services Application Enablement Layer
• TR 23.755 (Rel-17) — Study on app layer support for UAS
• TS 24.257 (Rel-19) — UAS Application Enabler (UAE) Layer
• TS 28.853 (Rel-19) — Charging for Uncrewed Aerial Systems
• TS 29.256 (Rel-19) — UAS-NF Stage 3 Protocol Specification
• TS 29.257 (Rel-19) — Application layer support for Uncrewed Aerial System (UAS)
• TR 33.891 (Rel-18) — Security and Privacy Threats for UAVs and UAM
• TS 38.811 (Rel-15) — Study on NR Support for Non-Terrestrial Networks

📖 Anglický originál a plná specifikace: C2 na 3GPP Explorer