UAV는 작은 데이터 스트림의 명령에 응답할 수 있지만 무선 링크가 과부하되면 사용 가능한 비디오를 잃을 수 있습니다. 이러한 대조로 인해 알려진 최고 속도로 모뎀을 선택하는 것보다 대역폭 계획이 더 복잡해집니다. 제어, 원격 측정 및 HD 비디오는 동일한 연결에 대해 매우 다른 요구 사항을 제시합니다.
관건은 얼마나 안정적인가이다. UAV 데이터 링크 대역폭 . 실제 비행 중에 항공기가 유지할 수 있는 아래 섹션에서는 각 트래픽 유형을 비교하고, 실용적인 대역폭 예산을 구축하고, 비디오 수요가 증가할 때 제어 및 원격 측정을 보호하는 방법을 보여줍니다.
조종사 입력, 비행 모드 변경, 웨이포인트 업데이트, 홈 복귀 지침, 짐벌 이동 및 페이로드 트리거는 모두 작은 메시지입니다. 실제 계획 허용량은 승인 및 프로토콜 오버헤드를 포함하여 약 5~100kbps입니다. 낮은 제어 성능은 일반적으로 원시 용량 부족보다는 대기 시간, 지터, 패킷 손실 또는 대기열 정체로 인해 발생합니다.
대부분의 대용량 UAV 트래픽은 반대 방향으로 이동하기 때문에 업링크에는 여전히 보호 용량이 필요합니다. 링크에는 비디오를 위한 충분한 다운링크 공간이 있을 수 있지만 다른 트래픽 뒤에 제어 패킷이 대기하도록 남겨둘 수 있습니다. 따라서 명령 데이터는 여러 애플리케이션이 하나의 라디오를 공유할 때마다 예약된 우선순위를 받아야 합니다.
명령 타이밍을 고려하지 않고 대역폭을 평가할 수도 없습니다. 지연된 페이로드 지시는 불편할 수 있으며, 지연된 비행 모드 또는 복구 명령은 임무에 즉시 영향을 미칠 수 있습니다. 그렇기 때문에 제어 트래픽은 응답 일관성과 평균 데이터 사용량을 기준으로 판단해야 합니다.
원격 측정에는 위치, 자세, 고도, 배터리 상태, 탐색 상태, 임무 진행 상황, 링크 품질 및 페이로드 상태가 포함됩니다. 기본 보고에는 10~50kbps를 사용할 수 있지만 일반 지상 제어 스테이션 스트림은 일반적으로 50~300kbps 내에 적합합니다. 고속 진단, 상세한 로그, 여러 페이로드 또는 여러 항공기를 통해 총 속도를 1Mbps 이상으로 높일 수 있습니다.
수요는 메시지 크기와 빈도에 따라 달라집니다. 초당 수십 번씩 전송되는 태도 데이터는 초당 한 번 전송되는 배터리 업데이트보다 더 많은 용량을 소모합니다. MAVLink를 사용하면 개별 메시지 간격을 변경할 수 있으므로 팀이 중요한 상태 데이터를 제거하지 않고도 불필요한 트래픽을 줄일 수 있습니다.
원격 측정을 줄이는 것은 무차별적인 것이 아니라 선택적인 것이어야 합니다. 탐색, 제어 또는 운영자 인식을 지원하는 고주파수 데이터는 보존되어야 하며, 정상 작동 중에는 반복적인 디버그 메시지가 느려지거나 비활성화될 수 있습니다. 이는 항공기 상태의 중요한 변화를 숨기지 않고 원격 측정 예산을 효율적으로 유지합니다.
압축된 비디오는 일반적으로 UAV 데이터 링크 대역폭 예산의 대부분을 차지합니다. 유용한 계획 범위는 30fps에서 720p의 경우 약 2~5Mbps, 30fps에서 1080p의 경우 4~12Mbps, 60fps의 1080p의 경우 8~20Mbps, 압축된 4K 모니터링의 경우 15~40Mbps입니다. 실제 수요는 코덱, 프레임 속도, 동작, 이미지 세부 묘사, 저조도 노이즈, 키프레임 간격 및 인코더 품질 설정에 따라 달라집니다.
H.264는 패킷화된 비디오에 널리 사용되는 반면, H.265는 장비가 추가 처리 로드를 지원할 때 유사한 품질에 필요한 비트 전송률을 줄일 수 있습니다. 항공기가 나뭇잎, 물, 건물 또는 기타 세부적인 움직임을 향해 회전할 때 가변 비트 전송률 스트림이 급증할 수도 있습니다. 운영 모니터링의 경우 일반적으로 적용 범위 가장자리 근처에서 얼어붙는 날카로운 스트림보다 안정적인 중간 비트 전송률 피드가 더 유용합니다.
교통 유형 |
실제 기획 범위 |
주요 관심사 |
제어 명령 |
5~100kbps |
지연 시간 및 전달 |
일상적인 원격 측정 |
10~300kbps |
신뢰성 및 업데이트 속도 |
페이로드 데이터 |
10~500kbps |
센서 유형 및 주파수 |
720p30 비디오 |
2~5Mbps |
지속적인 처리량 |
1080p30 비디오 |
4~12Mbps |
처리량 및 지터 |
1080p60 비디오 |
8~20Mbps |
용량 및 링크마진 |
이러한 값은 범용 인코더 설정이 아닌 계획 범위로 처리되어야 합니다. 동일한 해상도와 프레임 속도를 생성하는 두 대의 카메라는 장면, 압축 프로필 및 품질 목표가 다르기 때문에 서로 다른 로드를 생성할 수 있습니다. 실제 스트림을 측정하는 것이 해상도만으로 추정하는 것보다 더 안정적입니다.
간단한 공식을 사용하십시오. 필요한 안정적인 처리량은 연속 트래픽, 예상 버스트 및 운영 마진과 같습니다. 보조 또는 열 영상, 페이로드 명령, 센서 상태, 대시보드, 진단, 지도 및 로그 전송을 포함하여 동일한 임무 단계 동안 활성화된 모든 스트림을 계산합니다. 피드가 지상에 도달한 후 배포가 이루어지지 않으면 추가 시청자나 항공기가 트래픽을 증가시킬 수 있습니다.
일부 무선 통신에서는 양방향 간에 공유되는 집계 속도를 인용하므로 업링크와 다운링크를 별도로 계산합니다. 온보드 녹음은 파일이 전송될 때까지 무선 대역폭을 소비하지 않지만 속도가 제한되지 않는 한 나중에 다운로드하면 연결이 포화될 수 있습니다. 운영 마진은 인코더 피크, 오버헤드, 재전송, 변조 변경 및 일시적 간섭을 포함해야 합니다.
장거리 비행, 안테나 방향 변경, 혼잡한 스펙트럼 또는 중계 경로에는 깨끗한 현장에서의 단거리 작업보다 더 많은 예비가 필요합니다. 여백의 목적은 사양을 부풀리는 것이 아닙니다. 임무 중 가장 약할 것으로 예상되는 구간에서 필수적인 교통을 안정적으로 유지하기 위한 것이다.
6Mbps의 1080p H.264 스트림 하나, 자동 조종 원격 측정의 0.1Mbps, 페이로드 상태 및 명령의 경우 0.05Mbps, 대시보드 및 간헐적 진단의 경우 0.5~0.7Mbps를 고려하세요. 연속 및 평균 로드는 약 6.7~6.9Mbps입니다. 3~5Mbps의 예비 공간을 추가하면 약 10~12Mbps의 안정적인 애플리케이션 처리량이라는 합리적인 최소 목표가 제공됩니다.
12Mbps로 광고되는 라디오만으로는 자동으로 충분하지 않습니다. 이는 의도한 거리, 고도, 항공기 자세, 채널 상태 및 교통 혼합에서 해당 속도를 유지해야 합니다. 두 번째 카메라는 자체 전체 스트림 비트 전송률을 추가하는 반면 여러 UAV에는 모든 공유 네트워크 세그먼트에 대한 집계 계산이 필요합니다.
미션 설정 |
제안된 안정적인 처리량 범위 |
제어 및 원격 측정만 가능 |
1Mbps 이하 |
원격 측정 기능이 있는 720p 비디오 |
5~10Mbps |
혼합 데이터가 포함된 1080p 스트림 1개 |
10~20Mbps |
2개의 HD 스트림 또는 압축된 4K |
20~50Mbps 이상 |
다중 UAV 또는 릴레이 노드 |
각 경로 계산 |
이러한 범위는 초기 선택에 유용하지만 측정을 대체하지는 않습니다. 사실적인 동작 및 조명 중에 실제 인코더 출력을 기록한 다음 관찰된 비비디오 트래픽을 추가합니다. 이는 링크 크기를 줄이고 불필요한 무게, 전력 수요 또는 스펙트럼 용량을 운반하는 것을 방지합니다.
채널 폭, 물리 계층 속도, 네트워크 처리량, 애플리케이션 처리량은 서로 다른 사항을 설명합니다. 물리적 속도에는 코딩 및 프레이밍에 의해 소비되는 용량이 포함되는 반면, 헤더, 암호화, 오류 수정, 승인, 재전송, 라우팅 및 관리 트래픽은 방송 시간을 사용하므로 애플리케이션은 더 적은 양을 수신합니다. 따라서 큰 데이터시트 수는 카메라와 비행 컨트롤러에 사용 가능한 대역폭으로 간주될 수 없습니다.
적응형 무선 통신은 또한 신호 품질이 떨어지면 더욱 강력한 변조 및 코딩으로 전환됩니다. 이는 연결성을 유지하지만 처리량을 낮추는 반면, 재전송은 추가 통신 시간을 소비하고 버퍼링은 지연을 추가합니다. 이상적인 실험실 조건에서 달성된 최대 속도가 아닌 임무 범위에서 안정적으로 측정된 처리량을 비교하십시오.
항공기가 이동함에 따라 처리량이 변경됩니다. 거리, 가시선, 프레넬 구역 간격, 지상 안테나 높이, 편파 및 간섭 모두가 신호 품질에 영향을 미칩니다. 뱅킹이나 요잉은 패턴의 약한 부분에 안테나를 배치할 수 있으며, 배터리, 탄소 섬유, 금속 구조물 또는 페이로드는 경로를 차단할 수 있습니다.
벤치에서 완벽한 비디오를 전송하는 설정은 UAV가 회전하거나 하강하거나 경로의 가장 먼 부분에 도달하면 불안정해질 수 있습니다. 회전 및 고도 변화를 포함한 실제 임무 프로필을 테스트하는 동시에 패킷 손실, 지터, 대기 시간 및 지속적인 처리량을 측정합니다. 여전히 연결이 필요한 가장 약한 조건을 중심으로 계획을 세우세요.
두 대의 카메라, 여러 대의 UAV, 여러 시청자를 위한 별도의 유니캐스트 피드 또는 배경 유지 관리 트래픽이 모두 사용 가능한 방송 시간을 나눕니다. 릴레이 및 메시 경로는 적용 범위를 확장할 수 있지만 전달된 패킷은 둘 이상의 홉에서 무선 리소스를 소비합니다. 따라서 각 로컬 링크가 정상으로 보이는 경우에도 종단 간 용량이 저하될 수 있습니다.
트래픽이 수렴되는 위치를 식별하고 해당 지점에서 결합된 로드를 계산합니다. 모든 노드가 동시에 전체 헤드라인 속도를 수신한다고 가정하지 마십시오. 방향 및 비트 전송률 레이블이 포함된 간단한 토폴로지 다이어그램은 네트워크 전체의 단일 합계보다 병목 현상을 더 명확하게 드러내는 경우가 많습니다.
혼합 데이터 링크에는 명확한 서비스 순서가 필요합니다. 먼저 비행 명령, 필수 원격 측정 및 링크 상태 메시지, 안전 관련 페이로드 명령, 라이브 비디오, 마지막으로 로그 또는 파일 전송이 이어집니다. 이 계층 구조는 시각적으로 까다로운 스트림이 작지만 중요한 패킷을 지연시키는 것을 방지합니다. 또한 사용 가능한 용량이 감소할 때 시스템 동작을 예측 가능하게 만듭니다.
서비스 품질, 별도의 대기열, 선택 가능한 서비스 우선 순위 및 속도 제한은 사용되지 않은 최대 용량보다 더 가치가 있습니다. 그렇지 않으면 평균 트래픽이 허용 가능한 것처럼 보이는 경우에도 비디오 버스트 또는 파일 다운로드가 대기열을 채울 수 있습니다. 비디오는 최대 비트 전송률을 가져야 하며 비행 중에는 백그라운드 전송을 일시 중지하거나 제한해야 합니다.
링크 마진이 감소하면 먼저 대량 전송을 일시 중지한 다음 비디오 비트 전송률을 낮추고, 프레임 속도를 낮추고, 해상도를 낮추고, 필요한 경우 보조 스트림을 비활성화합니다. RF 링크가 이를 지원할 수 있는 한 필수 제어 및 원격 측정을 계속 사용할 수 있어야 합니다. 순서는 임무 중에 즉석에서 설정하기보다는 배치 전에 구성해야 합니다.
일정한 비트 전송률은 예측 가능한 로드를 생성하지만 단순한 장면에서는 용량을 낭비하거나 복잡한 장면에서는 이미지 품질을 낮출 수 있습니다. 가변 비트 전송률은 사용 가능한 비트를 효율적으로 사용하지만 링크 제한 근처에서 버스트를 생성할 수 있습니다. 최대값이 확정된 제한된 가변 비트 전송률 프로필은 실행 가능한 절충안을 제공하는 경우가 많습니다.
테스트를 통해 사용 가능한 처리량을 점진적으로 줄여야 합니다. 갑작스러운 연결 끊김은 링크가 실패할 수 있음을 증명할 뿐입니다. 대기열이 생성되는지, 대기 시간이 증가하는지 또는 인코더가 먼저 적응하는지 여부는 표시되지 않습니다. 각 단계에서 비디오 지연, 명령 응답, 원격 측정 연속성 및 패킷 손실을 기록합니다.
트래픽 예산이 파악되면 범위, 업링크 및 다운링크 용량, 부하 시 대기 시간, QoS, 인터페이스, 채널 설정, 안테나 배열, 공중 질량, 전력 소모 및 열 요구 사항에서의 안정적인 처리량을 비교합니다. 비디오는 IP, HDMI, SDI 또는 CVBS를 통해 입력되는 반면 제어 데이터는 직렬 또는 이더넷을 통해 도착할 수 있으므로 인터페이스 호환성이 중요합니다. 여러 변환기가 필요한 고속 모뎀에는 배선, 지연, 무게 및 오류 지점이 추가될 수 있습니다.
WDS Mesh DDLmesh airborne 시리즈는 다음을 지원합니다. 구성 가능한 UAV 데이터 링크 대역폭 . 혼합 비디오 및 데이터 트래픽을 위해 사용 가능한 기능에는 20MHz에서 1~70Mbps 광대역 작동, 50~1000kbps 적응형 협대역 작동, QoS, 선택 가능한 서비스 우선 순위, 투명 이더넷 및 직렬 전송, MAVLink 지원, 1.25~20MHz로 구성 가능한 광대역 채널 폭, 지점 간, 지점 대 다중 지점 및 소규모 메시 모드가 포함됩니다. 또한 동시 비디오 및 데이터 인터페이스를 통해 비행 제어, 페이로드, 위치 확인, 음성 및 카메라 트래픽을 통해 하나의 항공 통신 시스템을 공유할 수 있습니다.
이러한 기능은 단지 시작점일 뿐입니다. 항공기가 대표적인 거리와 방향을 통해 이동하는 동안 의도한 모든 스트림이 활성화된 상태에서 선택한 구성을 검증합니다. 애플리케이션 처리량, 방향별 활용도, 신호 품질, 대기 시간, 지터, 패킷 손실 및 인코더 동작을 기록하여 비디오 품질이 저하되기 전에 제어 및 원격 측정을 계속 사용할 수 있는지 확인합니다.
제어 및 원격 측정은 일반적으로 HD 비디오보다 훨씬 적은 용량을 필요로 하지만 더 높은 우선순위와 보다 일관된 전달을 요구합니다. 따라서 실제 UAV 데이터 링크 대역폭 목표는 실제 애플리케이션 처리량, 동시 트래픽, 작동 범위, 간섭 및 비트 전송률 스파이크 또는 약한 링크 조건에 대한 충분한 여유를 반영해야 합니다.
Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd.는 비디오, 원격 측정 및 양방향 데이터 전송과 트래픽 우선 순위 및 적응형 네트워킹 기능을 결합한 DDLmesh 항공 데이터 링크를 제공합니다. 이러한 기능을 측정된 임무 예산에 맞추면 시스템 통합을 단순화하는 동시에 비디오 품질이 조정되더라도 중요한 명령을 계속 사용할 수 있습니다.
A: 압축된 1080p 스트림에는 일반적으로 30fps에서 4~12Mbps가 필요합니다. 원격 측정, 제어 트래픽, 프로토콜 오버헤드 및 운영 마진은 별도로 추가해야 합니다.
A: 제어 명령에는 약 5~100kbps가 필요할 수 있지만 일상적인 원격 측정에는 일반적으로 10~300kbps가 사용됩니다. 안정성, 대기 시간 및 메시지 빈도는 원시 용량보다 더 중요합니다.
A: 예, 링크가 충분하고 안정적인 처리량과 트래픽 우선 순위를 제공한다면 가능합니다. 비디오 수요가 가용 용량에 가까워지면 제어 및 필수 원격 측정이 우선적으로 적용되어야 합니다.
A: 프로토콜 헤더, 암호화, 오류 수정, 승인, 재전송 및 약한 신호 조건으로 인해 카메라, 비행 컨트롤러 및 페이로드 애플리케이션에 사용할 수 있는 대역폭이 줄어듭니다.
답: 그렇습니다. 처리량은 거리, 간섭, 안테나 정렬 불량, 항공기 이동 및 장애물로 인해 감소하는 경우가 많습니다. 대역폭 계획은 비행 중 예상되는 가장 취약한 부분을 반영해야 합니다.