背景技术：
无线通信设备是大多数用户日常生活不可或缺的部分。无线通信设备用于拨打语音电话、检查电子邮件和文本消息、更新社交媒体页面、流化媒体、浏览网站等。结果，无线通信设备的用户期望无线电信运营商始终提供恒定且可靠的无线通信服务。
在某些情况下，无线通信服务可能由于自然或人为造成的事件而中断。例如，自然灾害可能会切断通往某个地理区域中地面网络单元的电源或通信电缆。在另一个示例中，庆祝事件或体育赛事可能导致数量庞大的用户，这使地面网络单元不堪重负，并且阻止地面网络单元提供足够的无线通信服务。在这种情况下，无线电信运营商可以将地面无线通信支持车辆部署到受影响的地理区域，以提供无线通信覆盖。
然而，在某些场景中，地面无线通信支持车辆的部署可能会受到自然地形特征和/或人工障碍物的阻碍。例如，陡峭的山丘或缺乏通行的道路可能阻止地面无线通信支持车辆到达受影响的地理区域，以提供补充的无线通信服务。缺少补充无线通信服务可能会破坏第一急救人员对紧急事件做出响应并协调紧急服务工作的能力，以及阻止普通公众在事件发生期间执行正常的无线通信。因此，一些无线电信运营商可以部署无人飞行器(uav)网络单元，以提供无线通信覆盖。
附图说明
参照附图描述详细描述，其中附图标记的最左边的一个或更多个数字标识该附图标记首次出现的附图。在不同附图中使用相同附图标记表示相似或相同的条目。
图1示出了无线运营商网络使用模块化uav通信组件来提供无线通信覆盖的示例环境。
图2是示出被配置为使用模块化uav通信组件以提供无线通信覆盖的uav网络单元的各个组件的框图。
图3是示出了引导uav网络单元使用多个uav通信组件来提供无线通信覆盖范围的uav通信控制器的各个组件的框图。
图4是用于向无线运营商网络的核心网络注册uav通信组件的示例过程的流程图。
图5是用于响应于低信号稳健性值，而配置uav网络单元以使用替代通信频带，来提供网络覆盖的示例过程的流程图。
图6是用于选择供uav网络单元用于与无线运营商网络的核心网络进行通信的替代通信频带的示例过程的流程图。
图7是用于响应于通信频带上的uav网络单元吞吐量的缺乏，而将uav网络单元配置为使用不同的通信频带来提供网络覆盖的示例性过程的流程图。
具体实施方式
本公开涉及一种无人飞行器(uav)网络单元，其配备有模块化通信硬件组件。模块化通信硬件组件可以包括模块化通信调制解调器，该模块化通信调制解调器可以以即插即用的方式安装在uav网络单元的系统板和从uav网络单元的系统板上移除。模块化通信调制解调器可以根据不同通信标准(诸如3g、4g、5g、卫星等)来提供无线通信。此外，模块化通信调制解调器可以根据多个频谱带提供无线通信，其中，频谱带可以属于不同的无线运营商网络。
在部署uav网络单元之前，可以通过无线运营商网络为uav网络单元配备特定的一组模块化通信调制解调器，以向无线运营商网络的订户用户设备提供网络覆盖。接着，无线运营商网络的核心网络可以注册模块化通信调制解调器，以便uav网络单元可以使用模块化通信调制解调器，以经由多个通信频带和/或通信标准，来协作地保持与核心网络的连续通信。
在一种场景下，uav网络单元正在用于与无线运营商网络单元的地面网络进行通信的频带的信号稳健性值可能降至阈值以下。在这样的场景下，uav网络单元可以使用另一通信调制解调器，来使用不同的频带与地面网络单元或替代地面网络单元建立新的通信信道。以此方式，使用多个模块化通信调制解调器可以使uav网络单元经由并行通信信道、通信信道缩放、通信信道漫游、或通信信道跳变，而与无线运营商网络的核心网络保持连续通信。
在另一种场景下，由于在第一通信频带上缺少中继回程吞吐量，因此uav网络单元为用户设备承载的通信会话的体验质量(qoe)值可能降至阈值以下。在这种场景下，uav网络单元可以再次使用另一个通信调制解调器，以使用第二通信频带，与地面网络单元或替代地面网络单元建立新的通信信道。uav网络单元可以使用第二通信频带，来承载一个或更多个先前由第一通信频带承载的通信会话。因此，第二通信频带可以用于替换第一通信频带或补充第一通信频带，以增加用于承载用户设备的通信会话的中继回程吞吐量。
取决于uav网络单元部署的目标，可以即时(on-the-fly)配置使用模块化通信调制解调器的uav网络单元以支持各种通信标准和通信频带。因此，随着将来的通信标准和技术的发布，这种uav网络单元提供了灵活的通信能力以及接受硬件升级的能力。下面参考以下附图1-7提供示例实施方式。
示例环境架构
图1示出了用于无线运营商网络以使用模块化uav通信组件来提供无线通信覆盖的示例环境100。环境100可以包括由无线电信运营商操作的无线运营商网络102。无线运营商网络102可以包括无线电接入网络和核心网络104。无线电接入网络可以包括多个基站，诸如基站106(1)-106(j)。基站106(1)-106(j)负责处理用户设备与核心网络104之间的语音和数据业务。在某些实例中，用户设备可以包括智能手机、平板计算机、嵌入式计算机系统或能够使用由无线运营商网络102提供的无线通信服务的任何其他用户设备。例如，用户设备可以包括由无线运营商网络102的订户110(1)-110(d)使用的用户设备108(1)-108(j)。
基站106(1)-106(j)中的每一个可以提供传递电信和数据通信覆盖的相应网络单元。核心网络104可以使用网络单元对用户设备提供无线通信服务。核心网络104可以包括支持2g和3g语音通信流量以及3g、4g和5g数据通信流量的组件。例如，可以通过3g分组交换(ps)核心的网关，路由用户设备和互联网之间的3g数据通信流量。另一方面，可以通过3g电路交换(cs)核心的移动交换机(msc)，路由用户设备和公共交换电话网(pstn)之间的3g语音通信流量。核心网络104可以进一步包括支持4g和5g语音和数据通信流量的组件。这样的组件可以包括演进分组核心(epc)和ip多媒体子系统(ims)核心。ims核心可以向用户设备提供对外部分组数据网络(诸如其他无线电信提供商的网络)以及核心网络104中的后端服务器的数据访问。此外，uav通信控制器112可以由核心网络104的计算设备114来实现。
无线运营商网络102可以分派uav网络单元以向地理区域提供无线通信覆盖。例如，可以分派uav网络单元116以提供地理区域的无线通信覆盖。地理区域可以包括正常的地面蜂窝通信覆盖范围已被破坏的区域、或原本没有配备地面无线通信覆盖的偏远地区。可能由于自然灾害或人为事件，正常的地面无线通信覆盖被中断。
每个uav网络单元可以是以下形式的uav：固定翼飞机、旋翼飞机、刚性浮力气体飞艇、非刚性浮力气体飞艇等形式。uav可以配备有微型演进节点b(enodeb)，其用于向用户设备提供无线通信上行链路和下行链路。uav可以进一步配备有通信中继组件，该通信中继组件将用户设备的通信流量中继到附近的地面基站。例如，uav网络单元116可以将无线通信上行链路和下行链路提供给用户设备108(1)-108(j)，同时将任何通信流量从用户设备108(1)-108(j)中继到基站106(m)。以此方式，uav网络单元116可以最终使用基站106(m)的回程118来在其自身与核心网络104之间路由用户设备108(1)-108(j)的通信流量。换句话说，相对于uav网络单元116，基站106(m)可以用作供体地面网络单元，用于将通信流量路由到核心网络104。因此，uav网络单元与供体地面网络单元之间的无线通信连接可以被称为中继回程。
在一些实施例中，uav网络单元116可以使用无线带内中继回程，来将用户设备的通信流量中继到地面供体网络单元，诸如基站106(m)。在这样的情况下，无线带内中继回程意味着uav网络单元可以使用相同的通信频带，既提供通信链路到用户设备，又将用户设备的通信流量中继到基站。uav网络单元116可以通过使用用于用户设备的上行链路/下行链路的通信频带的一些物理资源块，来实现无线带内中继回程，同时使用通信频带的其他物理资源块来将用户设备的通信流量中继到基站。在其他实例中，uav网络单元116可以以多输入多输出(mimo)的方式使用多个通信频带，其中，一组的一个或更多个通信频带被保留用于与用户设备的上行链路/下行链路，而uav网络单元116保留另一组的一个或更多个通信频带，以提供中继回程，该中继回程将用户设备的通信流量中继到供体地面网络单元，即基站106(m)。
uav网络单元116可以配备有模块化通信硬件组件。模块化通信硬件组件可以包括模块化通信调制解调器120(1)-120(k)，其可以以即插即用的方式被安装到uav网络单元116的系统板上，并且从uav网络单元116的系统板上移除。模块化通信调制解调器120(1)-120(k)可以根据不同通信标准(诸如3g、4g、5g、卫星等)来提供无线通信。此外，模块化通信调制解调器120(1)-120(k)可以根据多个频谱带提供无线通信，其中可以分配频谱带供不同的无线运营商网络使用。uav网络单元116可以使用模块化通信调制解调器120(1)-120(k)来中继用户设备108(1)-108(j)和供体地面网络单元(诸如基站106(m))之间的通信。
在至少一个实施例中，uav网络单元116可以部署有安装的一个或更多个模块化通信调制解调器120(1)-120(k)。在将模块化通信调制解调器安装到uav网络单元116的系统板中之后，uav网络单元116可以加载用于通信调制解调器的软件，以激活调制解调器以进行操作。用于通信调制解调器的软件的加载可以包括安装无线电驱动器、数据适配器和/或用于通信调制解调器的操作的其他软件组件。在某些情况下，用于通信调制解调器的软件的加载可以进一步包括：配置用于通信调制解调器的正确操作的软件设置。每个激活的通信调制解调器可以将认证请求发送到无线运营商网络的uav通信控制器112。在认证了模块化通信调制解调器之后，uav通信控制器112可以注册激活的通信调制解调器。用于激活的通信调制解调器的注册信息可以在激活的通信调制解调器上提供服务能力数据。例如，用于激活的通信调制解调器的服务能力数据可以包括被激活的通信调制解调器支持的一种或更多种通信标准(例如，3g、4g、5g或卫星)。另外，注册信息可以进一步包括被激活的通信调制解调器支持的一个或更多个通信频带，其中安装了调制解调器的相应的uav网络单元的标识符等等。例如，uav网络单元116的特定激活的通信调制解调器可以支持在第一通信频带上的4g通信标准，第一通信频带分配给无线运营商网络。相反，uav网络单元116的另一个激活的通信调制解调器可以支持在第二通信频带上的4g通信标准，第二通信频带分配给竞争者无线运营商网络。此外，uav网络单元116的附加的激活的通信调制解调器可以支持与卫星122的通信，以便在uav网络单元116和核心网络104之间提供通信回程。无线运营商网络102的uav通信控制器112可以将uav网络单元116的激活的通信调制解调器的注册信息存储在uav信息数据库中。
因此，无线运营商网络102的核心网络104可以使用uav网络单元116的已激活的通信调制解调器上的服务能力数据，来管理uav网络单元116和供体地面网络单元(例如基站106(m))之间的中继回程。可以管理中继回程，以使中继回程的信号稳健性值最大化，使由uav网络单元116服务的用户设备的体验质量(qoe)值最大化，或使由uev网络单元116服务的用户设备的通信会话丢弃最小化。该管理可以涉及使用新激活的通信调制解调器来建立附加通信信道，附加通信信道接管或补充已经在使用中的通信信道。
在一种情况下，uav网络单元116可能已经使用第一通信调制解调器在第一通信频带上与基站106(m)建立第一通信信道，以充当uav网络单元116和基站106(m)之间的中继回程。随后，第一通信频带的信号稳健性值可能下降到阈值以下。在这种场景下，uav网络单元116可以使用第二通信调制解调器，来使用第二通信频带与地面网络单元或替代地面网络单元建立新的通信信道。在各种实例中，替代的地面网络单元可以是无线运营商网络的另一个地面网络单元(例如，基站106(3))，或由不同的无线运营商网络操作的地面网络单元。以此方式，使用多个模块化通信调制解调器可以使uav网络单元116保持与无线运营商网络的核心网络连续通信。
在另一种场景下，uav网络单元116为用户设备(例如，用户设备108(1))正在承载的通信会话的qoe值可能会由于在第一通信频带上缺少中继回程吞吐量而下降到阈值以下。通信调制解调器120(1)可以使用第一通信频带来建立所述uav网络单元116和地面网络单元之间的中继回程，地面网络单元(如基站106(m))。中继回程吞吐量的缺乏可能是由于uav网络单元116与基站106(m)之间的信号强度不足或由于在第一通信频带上承载的用户设备的通信会话过多而导致的通信拥塞。在这样的场景下，uav网络单元可以使用通信调制解调器120(2)，来使用第二通信频带与地面网络单元或替代地面网络单元建立新的通信信道。在各种实例中，替代地网络单元可以是无线运营商网络的另一个地面网络单元(例如，基站106(3))，或由不同的无线运营商网络操作的地面网络单元。uav网络单元116可以使用第二通信频带来承载先前由第一通信频带承载的一个或更多个通信会话。因此，uav网络单元116可以使用第二通信频带来代替第一通信频带或补充第一通信频带，以增加用于承载用户设备的通信会话的中继回程吞吐量。
在一些实施例中，核心网络104可以具有对uav网络单元116的各个模块化通信调制解调器上电或断电的能力。例如，一个或更多个通信调制解调器120(1)-120(k)可以关闭电源，以减少uav网络单元116的整体能量使用或最小化对uav网络单元116的未授权通信访问。
示例无人飞行器网络单元组件
图2是示出uav网络单元116的各个组件的框图，uav网络单元116被配置为使用模块化uav通信组件以提供无线通信覆盖。uav网络单元116可以包括电源202、推进硬件204、飞行控制硬件206、通信硬件208、传感器210、一个或更多个处理器212、和存储器214。电源202可以包括电池、可燃液体燃料、可燃气体燃料、固体推进剂燃料、太阳能电池板、压缩气体和/或其他能源。推进硬件204可以包括能够将由电源202提供的能量转换成uav网络单元116的运动的机械设备。例如，推进硬件可以包括内燃机、电动机、喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、火箭发动机、螺旋桨、转子等，其安装在uav网络单元116的机翼和/或主体上。
飞行控制硬件206可以包括致动器和能够操纵uav网络单元116的控制表面。例如，致动器可以包括液压致动器、气体致动器、电致动器等。致动器可以移动或偏转控制表面，以控制uav网络单元116的移动。控制表面可以包括倾斜机翼、方向舵、板条、副翼、升降舵、饰板、翼片、鸭翼等等。在一些实施例中，飞行控制硬件206可以与推进硬件204集成。例如，这样的集成硬件可以包括倾斜转子、可变螺距转子、具有可移动推力喷嘴的喷气发动机等。
通信硬件208可以包括硬件组件，硬件组件使得uav网络单元116能够向用户设备108(1)-108(j)提供无线网络覆盖。在各种实施例中，通信硬件208可以包括系统板，系统板保持有数字信号处理器(dsp)，其可以包括单核或多核处理器。处理器可以并行执行操作，以处理连续的数据流。通信硬件208还可包括管理高速通信接口的网络处理器，该高速通信接口包括与外围组件交互的通信接口。网络处理器和外围组件可以通过交换结构链接，以实现对等级别的负载均衡。通信硬件208可以进一步包括硬件解码器和编码器、模数转换器(adc)、数模转换器(dac)、天线控制器、存储器缓冲器、网络接口控制器、信号收发器、订户身份模块(sim)卡插槽、通用串行总线(usb)控制器、和/或其他信号处理和通信组件。sim可以插入sim卡插槽中、或嵌入在系统板上，以使uav网络单元116能够与地面网络单元通信。因此，通信硬件208可以支持用于蜂窝通信、卫星通信、和/或其他形式的基于电磁能的通信的发送和接收数据。
通信硬件208的系统板可以被配置为能够安装和移除所述模块化通信调制解调器120(1)-120(k)。每一个模块化通信调制解调器120(1)-120(k)可以和/或根据特定通信标准，支持在特定的通信频带的无线通信。例如，第一通信调制解调器可支持在第一通信频带上的4g通信，而第二通信调制解调器可支持在第二通信频带上的5g通信。在一些实施例中，通信调制解调器可以包括发送和接收通信信号的多个基带处理器。在这样的实施例中，多个基带处理器中的一个或更多个第一基带处理器可以被配置为向多个用户设备提供无线通信覆盖。另一方面，多个基带处理器中的一个或更多个第二基带处理器可以被配置为处理uav网络单元116和供体地面网络单元之间的中继回程。通信调制解调器可以使用sim，以从核心网络104例如获得通信服务。例如，通信调制解调器可以将包括在sim中的标识符(诸如集成电路卡标识符(iccid)或国际移动订户身份(imsi))发送到无线运营商网络102的核心网络104。接着，核心网络104可以使用标识符来确定通信调制解调器被授权接收中继回程通信服务。模块化通信调制解调器120(1)-120(k)的操作可以由管理处理器协调，当多个调制解调器参与向用户设备提供通信时，该管理处理器指导调制解调器关于数据编码/解码、数据缓冲、数据传输、数据处理等，并且维护uav网络单元116和核心网络104之间的中继回程。
通信硬件208可以进一步包括支持数据信号的发送和接收的一个或更多个天线。天线可以包括八木天线、喇叭天线、碟形反射器天线、缝隙天线、波导天线、维瓦尔第天线、螺旋天线、平面天线、偶极阵列天线、折纸天线和/或其他类型天线。在某些情况下，天线可以被定向为经由电波束形成和/或经由天线控制器通过天线的一个或更多个元件的机械运动，而指向特定方向。例如，被配置为向用户设备108(1)-108(j)提供蜂窝上行链路/下行链路的天线可以被定向为在朝下的半球形的uav网络单元116的主体下方广播和接收无线电信号，因为uav网络单元116通常在用户设备108(1)-108(j)上方飞行。在另一个示例中，当uav网络单元116沿着飞行路径行进时，被配置为与供体地面网络单元或卫星通信的天线可以在供体地面网络单元或卫星的方向上连续地重新定向。
传感器210可以包括相机、雷达，指南针、空速传感器、高度传感器、全球定位系统(gps)传感器、控制设置传感器、推进设置传感器、车辆系统健康传感器、应答器询问器和/或其他传感器。各种传感器可以提供关于由通信硬件208发送到核心网络104的uav网络单元116的操作信息。在一些情况下，uav网络单元116可以响应于射频询问，进一步配备有提供车辆识别和飞行状态的应答器。
每个处理器212可以是单核处理器、多核处理器、复杂指令集计算(cisc)处理器、或另一种类型的处理器。可以使用诸如计算机存储介质之类的计算机可读介质，来实现存储器214。计算机可读介质至少包括两种类型的计算机可读介质，即计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储技术、cd-rom、数字存储磁盘或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备、或任何其他可用于存储信息以供计算设备访问的非传输媒体。相反，通信介质可以在调制数据信号(诸如载波或其他传输机制)中体现计算机可读指令、数据结构、程序模块、或其他数据。
一个或更多个处理器212和存储器214可以实施飞行控制软件216和通信软件218。飞行控制软件216可以从无线运营商网络102接收控制命令。接着，飞行控制软件216可以根据控制命令操纵推进硬件204和飞行控制硬件206。此外，飞行控制软件216可以聚集由传感器210收集的操作信息，以传输到无线运营商网络102。在一些实施例中，飞行控制软件216可以包括执行自动飞行操作(例如，从出发点到达特定位置或在特定位置着陆)的算法。例如，飞行控制软件216可以包括嗅探器应用程序，其使用uav网络单元116的通信硬件208来找到活动的地面网络单元。嗅探器应用程序可以侦听属于无线运营商网络102的活动地面网络单元发送的网络单元信号。网络单元广播的网络单元信号可以包括单元标识符，也可以具有将网络单元标识为无线运营商网络102的一部分的信号频率特性。因此，飞行控制软件216可以驻留在这样的网络单元信号中，然后在离网络单元预定距离处、以保持模式悬停或飞行，以便向接近网络单元但未被网络单元覆盖的地理区域提供无线网络覆盖。
在其他情况下，飞行控制软件216可以包括机载避撞系统(acas)，该机载避撞系统响应于经由由传感器210获得的雷达信息、图像信息、或应答器信息而感测到的另一架机载车辆的接近度，或者响应于存储在uav网络单元116的内部地图数据库中的地形障碍物的接近度，自动将uav网络单元116从飞行路径转移。
通信软件218可以与通信硬件208结合工作，以向用户设备提供蜂窝网络覆盖，以及保持与飞行路径控制器312的通信。在各个实施例中，通信软件218可以包括调制解调器软件220，通信调制解调器120(1)-120(k)中的每一个都使用调制解调器软件220来执行通信功能。这样的软件可以包括与开放系统互连模型(osi)模型中的层相关联的软件组件。这样的层可以包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。例如，软件组件可以包括无线电驱动器、数据分组调度器、数据适配器、数据编码器、数据解码器、控制带内数据聚合的天线控制软件、数据路由、数据发送和/或数据接收功能。
在一些实施例中，响应于模块化通信调制解调器在通信硬件208的系统板上的安装，软件管理器模块222可以加载用于模块化通信调制解调器的软件。在安装到系统板上之后，模块化通信调制解调器可以上电。接着，软件管理器模块222可以检测和识别模块化通信调制解调器。软件管理器模块222可以进行请求模块化通信调制解调器提供设备标识信息的标识查询。可替代地，在模块化通信调制解调器上电之后，模块化通信调制解调器可以自动将对应的标识信息发送到软件管理器模块222。标识信息可以包括调制解调器的唯一设备标识符、调制解调器的类型分类器、调制解调器的模型分类器、关于调制解调器的制造商的数据，等等。
接着，软件管理器模块222可以使用模块化通信调制解调器的标识信息来加载适当的软件。用于调制解调器的软件的加载可以包括安装无线电驱动器、数据适配器和/或用于调制解调器的操作的其他软件组件。在某些情况下，用于调制解调器的软件加载可以进一步包括配置用于调制解调器的正确操作的软件设置。在一些实施例中，软件管理器模块222可以从存储在uav网络单元116的存储器214中的软件库224中加载软件。在其他实施例中，软件管理器模块222可以使用先前激活的模块化通信调制解调器，从核心网络104中托管的软件库中下载用于调制解调器的软件。
在安装了用于模块化通信调制解调器的软件之后，被激活的调制解调器可以向uav通信控制器112发起认证请求。认证请求可以包括调制解调器硬件标识符、一个或更多个调制解调器软件标识符、安装调制解调器的相应uav网络单元、以及认证凭证。认证凭证可以是将调制解调器标识为uav通信控制器112的受信实体的认证密钥、认证令牌、认证证书或某种其他认证凭证。在一些实施例中，认证请求可以由软件管理器保护，以用于传输到uav通信控制器112。例如，可以根据0auth2.0授权框架来执行模块化通信调制解调器的认证。在另一个示例中，软件管理器模块222可以使用各种加密和散列技术，来防止对模块化通信调制解调器的认证的中间人(mitm)攻击。
在调制解调器的认证之后，uav通信控制器112可以在uav信息数据库中注册模块化通信调制解调器。模块化通信调制解调器的注册信息可以在调制解调器上提供服务能力数据。例如，用于激活的通信调制解调器的服务能力数据可以包括被激活的通信调制解调器支持的一种或更多种通信标准(例如，3g、4g、5g或卫星)。另外，注册信息还可包括被激活的通信调制解调器支持的一个或更多个通信频带，相应的uav网络单元的标识符等。
在某些情况下，软件管理器模块222可从uav通信控制器112接收用于特定模块化通信调制解调器的远程上电或断电命令。接着，软件管理器模块222可以指示特定调制解调器响应于断电命令而进入睡眠模式，或响应于上电命令而激活。特定的模块化通信调制解调器在睡眠模式下可以使用最少的能量，从而增加了uav网络单元116的运行耐久性。
通信软件218可以进一步包括频带切换模块226。频带切换模块226可以将信号稳健性值报告给uav通信控制器112。信号稳健性值可以包括当前连接的地面网络单元的信号稳健性值、以及通信调制解调器120(1)-120(k)针对通信调制解调器120(1)-120的通信范围内的一个或更多个其他地面网络单元或卫星链路检测到的其他信号稳健性值(k)。通信调制解调器120(1)-120(k)可以检测各种通信频带的信号稳健性值，信号稳健性值包括无线运营商网络102和其他无线运营商网络使用的频带。可以通过多种方式来测量信号稳健性值，诸如经由信号强度或信号质量。可以经由接收到的信号强度指示符(rssi)、参考信号接收功率(rsrp)、接收信道功率指示符(rcpi)、或其他测量值，来测量信号强度。可以通过能量与接口之比(ecio)、参考信号接收质量(rsrq)、信号与干扰加噪声之比(sinr)、或其他测量值，来测量信号质量。
此外，频带切换模块226可以向uav通信控制器112报告uav网络单元116的中继回程吞吐量值。中继回程吞吐量值可以测量针对建立用于承载在uav网络单元116和地面网络单元之间的中继回程流量的中继回程的吞吐量。中继回程吞吐量值可以以每秒兆位或千位或某些其他标准数据速率测量的形式进行测量。频带切换模块226可以经由uav网络单元116与核心网络104之间的加密通信来发送这样的值。
接着，频带切换模块226可以由uav通信控制器112引导，以使用不同的模块化通信调制解调器与一个或更多个地面网络单元建立通信信道，并且终止此类通信信道。uav网络单元116使用通信信道在uav网络单元116和无线运营商网络102的地面网络单元之间，承载中继回程流量或中继回程流量的一部分。可以以不同的频带建立通信信道，其由安装在通信硬件208的系统板上的各种模块化通信调制解调器支持。以这种方式，使用多个模块化通信调制解调器可以使uav网络单元116经由并行通信信道、通信信道缩放、通信信道漫游、或通信信道跳变，保持与无线运营商网络102的核心网络104的连续通信。
示例uav通信控制器组件
图3是示出了引导uav使用多个uav通信组件来提供无线通信覆盖的uav通信控制器112的各个组件的框图。uav通信控制器112可以在一个或更多个计算设备114上实现。计算设备114可以是核心网络104的一部分。计算设备114可以包括通用计算机、服务器、或其他能够接收输入、处理输入并生成输出数据的电子设备。在其他实施例中，计算设备114可以是在云中管控的虚拟机或软件容器形式的虚拟计算设备。
计算设备114可以包括通信接口302、一个或更多个处理器304、设备硬件306和存储器308。通信接口302可以包括无线和/或有线通信组件，其使得计算设备能够经由无线运营商网络102和/或附加网络，向其他联网设备发送数据和从其他联网设备接收数据。例如，附加网络可以是局域网(lan)、诸如广域网(wan)之类的较大网络、或诸如互联网之类的网络集合。设备硬件306可以包括执行用户界面、数据显示、数据通信、数据存储和/或其他服务器功能的附加硬件。
可以使用计算机可读介质(诸如计算机存储介质)来实现存储器308。计算机可读介质至少包括两种类型的计算机可读介质，即计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存、或其他存储技术、cd-rom、数字存储盘或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备、或任何其他可用于存储信息以供计算设备访问的非传输媒体。相反，通信介质可以在调制数据信号(诸如载波)或其他传输机制中体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。
计算设备114的处理器304和存储器308可以实现操作系统310、uav通信控制器112、飞行路径控制器312、和切换控制器314。操作系统310可以包括以下功能的组件：其使得计算设备114经由各种接口(例如，用户控件、通信接口、和/或存储器输入/输出设备)接收和发送数据，以及使用处理器304处理数据以生成输出。操作系统310可以包括呈现组件，其呈现输出(例如，在电子显示器上显示数据、将数据存储在存储器中、将数据发送到另一电子设备等)。另外，操作系统310可以包括执行通常与操作系统相关联的各种附加功能的其他组件。存储器308可以进一步包括由uav通信控制器112使用的多个数据库。
uav通信控制器112可以包括注册模块316和频带选择模块318。这些模块可以包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序指令、对象和/或数据结构。注册模块316可以从uav网络单元(诸如uav网络单元116)接收对模块化通信调制解调器的认证请求。在各个实施例中，来自特定通信调制解调器的认证请求可以包括调制解调器硬件标识符、一个或更多个调制解调器软件标识符、安装调制解调器的相应uav网络单元的标识符、以及认证凭证。认证凭证可以是将调制解调器标识为uav通信控制器112的受信实体的认证密钥、认证令牌、认证证书或一些其他认证凭证。因此，通过注册模块316对特定模块化通信调制解调器的认证可包括：查证调制解调器硬件标识符标识核心网络104支持的调制解调器硬件版本；查证一个或更多个调制解调器软件标识符指示调制解调器软件是最新的；和/或查证由相应的uav网络单元标识符标识的uav网络单元是无线运营商网络102的授权网络单元。在各种实施例中，uav通信控制器112可以通过将标识符与标识符数据库320中的已知有效标识符进行比较，来进行这种查证。此外，认证凭证可以由注册模块316验证，以查证认证请求确实来自特定的模块化通信调制解调器。
在对uav网络单元的特定模块化通信调制解调器进行认证之后，注册模块316可以注册特定模块化通信调制解调器。所述注册可以包括存储指示：授权所述uav网络的所述特定模块化通信调制解调器与所述核心网络104通信。所述注册可以进一步包括：将所述服务能力数据存储在所述uav信息数据库322中的所述特定调制解调器上。例如，特定模块化通信调制解调器的服务能力数据可以包括由特定模块化通信调制解调器支持的一个或更多个通信标准(例如3g、4g、5g或卫星)。另外，用于特定调制解调器的服务能力数据还可包括特定调制解调器支持的一个或更多个通信频带，对应的uav网络单元的标识符等。
频带选择模块318可以使用来自多个数据库的信息，来命令uav网络单元，从而命令uav网络单元建立和终止用于承载uav网络单元的中继回程流量的通信信道。在各个实施例中，多个数据库可以包括uav信息数据库322和节点信息数据库324。节点信息数据库324可以包括关于可用网络单元的通信能力的信息。可用的网络单元可以包括属于无线运营商网络102的地面网络单元，以及可以由无线运营商网络102的uav网络单元漫游的其他无线运营商网络的地面网络单元。在该背景下，漫游是指uav网络单元与无线运营商网络102的核心网络104进行通信，同时连接到该网络单元或无线运营商网络102无法操作的替代通信节点的能力。
关于可用网络单元的通信能力的信息可以包括可用网络单元的标识信息，可用网络单元的地理位置，可用网络单元支持的通信频带和/或其他相关信息。用于可用网络单元的此类相关信息可以包括站点分类信息、链路保护信息、频率极化信息、通信时隙优先级信息、端口设置信息、中继链路标识信息、旁路(带内管理)信息等。在一些实施例中，节点信息数据库324可以进一步包括关于可以由无线运营商网络102的uav网络单元漫游的一个或更多个卫星通信频带上的信息。
除了来自多个数据库的信息之外，由频带选择模块318应用的切换算法可以进一步分析由uav网络单元在各种通信频带上建立的中继回程的信号稳健性值，中继回程的中继回程吞吐量值，等等。在各种实施例中，当uav网络单元在地理区域中行进时，频带选择模块318可以经由与uav网络单元(例如uav网络单元116)的通信来接收这样的值的报告。这些值可以通过uav网络单元被连续地或周期性地报告给uav通信控制器112。
另外，频带选择模块318可以接收由uav网络单元提供给用户设备的通信会话的qoe值。例如，uav网络单元116可以向一个或更多个用户设备提供通信会话，用户设备诸如用户设备108(1)-108(j)。通信会话可以使用户设备能够从无线运营商网络102的核心网络104获得通信服务。qoe值可以由一个或更多个用户设备报告给频带选择模块318。qoe值可以表示在特定时间段内的多个丢弃的数据分组、多个无意的音频静音事件、多个语音掉话事件、多个冻结的视频下载事件、多个网页加载失败事件、音频质量得分、视频质量得分、和/或以此类推。
因此，在一种场景下，uav网络单元116正用于与无线运营商网络单元的地面网络进行通信的通信频带的信号稳健性值可能下降到阈值以下。在这种场景下，频带选择模块318可以引导uav网络单元116使用另一通信调制解调器，来使用不同的通信频带与地面网络单元或替代地面网络单元建立新的通信信道。以这种方式，频带选择模块318可以保持uav网络单元与无线运营商网络102的核心网络104连续通信。
在另一种场景下，由于在第一通信频带上缺少中继回程吞吐量，因此，uav网络单元116正在为用户设备承载的通信会话的qoe值可能降至阈值以下。在这种场景下，频带选择模块318可以引导uav网络单元116使用另一通信调制解调器，来使用第二通信频带与地面网络单元或替代地面网络单元建立新的通信信道。uav网络单元116可以使用第二通信频带来承载先前由第一通信频带来承载的一个或更多个通信会话。因此，第二通信频带可以用于替换第一通信频带或补充第一通信频带，以增加用于为用户设备承载通信会话的中继回程吞吐量。在某些情况下，频带选择模块318可以基于频带的性质，在引导uav网络单元使用替代通信频带时使用偏好顺序。例如，偏好顺序可以基于与通信频带相关联的地面网络单元属于无线运营商网络102还是属于另一无线运营商网络。在图4-7中示出关于频带选择模块318的操作的进一步细节。
飞行路径控制器312可以基于用户设备在地理区域中的地理位置，来确定所分派的uav网络单元的飞行轨迹。所分派的uav网络单元可以正在积极地向用户设备提供补充的网络通信覆盖。在一些实施例中，具有全球定位系统(gps)能力或辅助gps(a-gps)能力的用户设备可以将其gps位置发送到uav网络单元。接着，uav网络单元可以将gps位置转发给飞行路径控制器312。因此，飞行路径控制器312可以获得正在广播其gps位置的每个用户设备的地理位置。
在其他实施例中，当uav网络单元沿着飞行路径行进时，用户设备可以测量该用户设备从uav网络单元接收的通信信号的信号稳健性。然后，所测量的信号稳健性值由用户设备发送到uav网络单元。接着，uav网络单元可以将测量结果转发给飞行路径控制器312。以这种方式，飞行路径控制器312可以使用由每个用户设备提供的多个信号稳健性值，来对每个用户设备在地理区域中的地理位置进行三角测量。
飞行路径控制器312可以基于用户设备在地理区域中的地理位置来生成用于uav网络单元的飞行轨迹。在各种实施例中，可以计算飞行轨迹，使得uav网络单元向地理区域中的不同组的用户设备提供补充网络覆盖。飞行路径控制器312可以使用最佳拟合算法(例如，最小二乘函数、卡方函数等)，来生成拟合该组中的用户设备的地理位置内的uav网络单元的飞行轨迹。然而，飞行轨迹的计算可能受到约束，以使得uav网络单元始终保持在地面网络单元的预定范围内，该地面网络单元为uav网络单元提供中继回程。不同的用户设备组可以包括地理区域中的所有用户设备，地理区域中的最大用户设备集群，一个或更多个用户设备的选定组，或一个或更多个高优先级用户设备的特定组。例如，特定组可以包括一个或更多个用户设备，一个或更多个用户设备已经由无线通信运营商保证具有符合特定服务水平协议(sla)的通信服务。
在一些实施例中，飞行路径控制器312可以在针对uav网络单元的飞行轨迹的计算期间进一步分析与地理区域有关的操作条件数据。例如，操作条件数据可以显示影响uav网络单元的飞行轨迹的计算的地理区域中的自然和/或人造特征。这些特征可包括必须由uav网络单元规避的结构，可能阻止信号传输的地形特征，必须由uav网络单元避免的天气现象，和/或新实施的政府飞行法规或飞行限制，飞行法规或飞行限制可能会迫使飞行路径控制器312改变计算的飞行轨迹。飞行轨迹可以由飞行路径控制器312配置成通过使uav在结构或地形特征周围或上方飞行，来避开结构或地形特征。在某些情况下，飞行路径控制器312可以确定其无法产生使uav网络单元飞越或绕过地形特征或结构的飞行轨迹，以便为位于地理区域的一部分中的一组用户设备提供网络覆盖。在这种情况下，飞行路径控制器312可以分派另一个uav网络单元以从不同方向到达该组用户设备。
飞行路径控制器312可以将针对uav网络单元计算出的飞行轨迹转换成针对uav网络单元的控制命令。在一些情况下，飞行路径控制器312可以进一步中继由用户经由用户界面输入到uav网络单元的手动控制命令。在另外的实施例中，飞行路径控制器312还可以将自动操作命令传递给uav网络单元。例如，这些命令可以使uav网络单元执行自动化操作，例如自动从出发点起飞，飞到特定地理位置，悬停在预设高度处的特定地理位置，相对于特定地理位置以保持模式飞行，返回并降落在预定的目的地，等等。
切换控制器314可以控制用户设备在地面网络单元之间(例如在基站106(1)和106(2)之间)切换，以及在uav网络单元和地面网络单元之间的切换。当用户的用户设备在地理区域上行进时，可能会发生用户设备在网络单元之间的切换。在切换期间，参与正在进行的语音呼叫或与无线运营商网络102进行数据会话的用户设备可以从无线运营商网络102的一个网络单元转移到另一网络单元。换句话说，切换控制器314可以引导用户设备终止与第一网络单元的现有无线通信连接，并且建立与第二网络单元的新的无线通信连接，而不会中断语音呼叫或数据会话。无线通信设备在网络单元所提供的多个无线电单元之间的转移可以被称为切换。然而，uav网络单元最终必须使用附近的地面网络单元的有线回程，来将用户设备通信流量中继到无线运营商网络102的核心网络104。因此，在某些情况下，可以配置切换控制器314，即使用户设备指示用户设备正在从uav网络单元获取更稳健的通信信号，也不允许用户设备从地面网络单元切换到uav网络单元。
示例流程
图4-7示出了用于无线运营商网络使用模块化uav通信组件来提供无线通信覆盖的说明性过程400-700。过程400-700中的每个过程被示为逻辑流程图中的框的集合，其表示可以以硬件、软件或其组合来实现的一系列操作。在软件的背景中，框代表计算机可执行指令，当指令由一个或更多个处理器执行时，计算机可执行指令执行所述操作。通常，计算机可执行指令可以包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。描述操作的顺序不旨在被理解为限制性的，并且可以以任何顺序和/或并行地组合任意数量的所描述的框以实现该过程。为了讨论的目的，参考图1的环境100描述了过程400-700。
图4是用于将uav通信组件注册到无线运营商网络的核心网络的示例性过程400的流程图。在框402处，无线运营商网络102的核心网络104处的uav通信控制器112可以从uav网络单元116的模块化通信调制解调器接收认证请求。模块化通信调制解调器可以在安装了uav网络单元116中的调制解调器和使调制解调器能够执行操作的软件的加载之后，模块化通信调制解调器发送认证请求。模块化通信调制解调器可以经由安全通信，将认证请求发送到uav通信控制器112。在各种实施例中，认证请求可以包括调制解调器硬件标识符、一个或更多个调制解调器软件标识符、uav网络单元116的标识符以及认证证书。
在判定框404处，uav通信控制器112可以确定是否可以对发送认证请求的模块化通信调制解调器进行认证。在各种实施例中，模块化通信调制解调器的认证可以包括：查证调制解调器硬件标识符标识核心网络104支持的调制解调器硬件版本；查证调制解调器软件标识符指示调制解调器软件是最新的，和/或查证由相应的uav网络单元标识符标识的uav网络单元是无线运营商网络102的授权网络单元。此外，可以由uav通信控制器112确认认证凭证，以查证认证请求真正起源于特定的模块化通信调制解调器。
因此，如果uav通信控制器112确定模块化通信调制解调器被认证(在判定框404处为“是”)，则过程400可以进行至框406。在框406处，uav通信控制器112可以注册核心网络104处的模块化通信调制解调器，以用于处理uav网络单元与核心网络104之间的通信。通信可包括uav网络单元与地面网络单元之间的中继回程，该中继回程将uav网络单元的回程流量路由到核心网104。
在各个实施例中，注册可以包括存储指示，指示uav网络的特定模块化通信调制解调器被授权与核心网络104通信。注册可以进一步包括将服务能力数据存储在uav信息数据库322中的模块化通信调制解调器中。例如，用于模块化通信调制解调器的服务能力数据可以包括调制解调器支持的一个或更多个通信标准(例如3g、4g、5g或卫星)。另外，用于调制解调器的服务能力数据还可包括调制解调器支持的一个或更多个通信频带、相应的uav网络单元的标识符等。
返回到判定框404，如果uav通信控制器112确定模块化通信调制解调器未通过认证(判定框404为“否”)，则过程400可以进行至框408。在框408，uav通信控制器112可不允许uav网络单元的模块化通信调制解调器用于处理与无线运营商网络102的核心网络104的通信。
图5是用于响应于低信号稳健性值而配置uav网络单元以使用不同的通信频带来提供网络覆盖的示例过程500的流程图。在框502处，uav通信控制器112可以监控uav网络单元116正用于与无线运营商网络102的地面网络单元进行通信的通信频带的信号稳健性值。uav网络单元的模块化通信调制解调器可以支持通信频带。uav网络单元116可以使用通信频带来建立中继回程通信信道，以在uav网络单元116和地面网络单元之间承载中继回程流量。这样，可以在uav网络单元116和无线运营商网络102的核心网络104之间交换用户设备通信流量。
在判定框504，uav通信控制器112可以确定信号稳健性值是否已经下降到预定阈值以下。因此，如果信号稳健性值还没有下降到预定阈值以下(在判定框504处为“否”)，则过程500可以循环回到框502，使得uav通信控制器112可以继续监控信号稳健性值。然而，如果uav通信控制器112确定信号稳健性值已经下降到预定阈值以下(在判定框504处为“是”)，则过程500可以进行至框506。
在框506处，uav通信控制器112可以确定具有较高信号稳健性值的附加通信频带是否可供uav网络单元116使用。附加通信频带可以由uav网络单元116的附加模块化通信调制解调器支持。附加通信频带可以与通信频带不同。例如，附加通信频带可以在与通信频带不同的频率范围内。uav网络单元116可以使用模块化通信调制解调器来连续地或周期性地监控由uav网络单元116的通信调制解调器所支持的多个通信频带上的通信信号的信号稳健性值。通信信号可以由能够为uav网络单元116承载中继回程流量的基站和/或通信卫星生成。接着，uav网络单元116可以向uav通信控制器112报告信号稳健性值。例如，可以配置多个通信频带，以承载符合不同通信标准的通信流量，例如3g、4g、5g和/或卫星。
因此，在判定框508，如果uav通信控制器112确定具有较高信号稳健性值的附加通信频带可用，则过程500可以进行至框510。在框510，uav通信控制器112可以命令uav网络单元116使用附加通信频带来承载与无线运营商网络102的回程通信。在一些实施例中，uav网络单元116可以使用附加通信频带来建立与地面网络单元或卫星的新的通信信道来承载中继回程通信，而不是通信频带上的通信信道。在这样的实施例中，可以终止使用通信频带建立的通信信道。然而，在其他实施例中，附加通信频带可以由uav通信控制器112配置为通过提供与通信信道并行地承载中继回程通信的新通信信道来服务于补充功能。
在框512处，uav通信控制器112可以再次监控通信频带的信号稳健性值。在判定框514，uav通信控制器112可以确定信号稳健性值是否仍低于预定阈值。因此，如果信号稳健性值仍低于预定阈值(在判定框514处为“是”)，则过程500可以循环回到框512，从而uav通信控制器112可以继续监控信号稳健性值。然而，如果uav通信控制器112确定信号稳健性值不再低于预定阈值(在判定框514处为“否”)，则过程500可以进行到框516。
在框516处，uav通信控制器112可以指示uav网络单元116使用附加通信频带来终止，以将通信路由到无线运营商网络102。因此，uav网络单元116可以终止在附加通信频带上的新的通信信道，并且将所有中继回程通信恢复为该通信频带上的通信信道。在一些实施例中，在对uav网络单元116的飞行路径进行修改之后，uav通信控制器112可以检测到uav网络单元116的信号稳健性值的这种改变。随后，过程500可以循环回到框502，因此，uav通信控制器112可以继续监控信号稳健性值。
返回到判定框508，如果uav通信控制器112确定具有较高信号稳健性值的附加通信频带不可用，则过程500可以进行至框518。在框518，uav通信控制器112可以指示uav网络单元116终止向一个或更多个连接的用户设备提供通信会话，其使用uav网络单元116访问无线运营商网络102提供的通信服务。在一些实例中，用于终止其通信会话的用户设备的数量可以正比于信号稳健性值恶化的量，以保持任何剩余的连接的用户设备的通信qoe，尽管信号稳健性损失也是如此。在这样的实例中，当用于一个或更多个连接的用户设备的通信会话终止直到信号完全丢失时，可能存在至少一个剩余的连接的用户设备，其仍能够访问由无线运营商网络102提供的通信服务。然而，在某些实例中，uav通信控制器112可以将其对一个或更多个连接的用户设备的通信会话的处理转移到无线运营商网络102的另一可用的uav网络单元，而不是终止提供给一个或更多个连接的用户设备的通信会话。这样的转移可以使另一个uav网络单元能够向用户设备提供通信服务。
在框520处，当信号稳健性值不再低于该预定值阈值时，uav通信控制器112可以命令至少一个用户设备再次使用uav网络单元116与无线运营商网络102的核心网络104通信。处理500可以循环回到框502，使得uav通信控制器112可以继续监控信号稳健性值。
图6是用于选择供uav网络单元用于与无线运营商网络102的核心网络104通信的替代通信频带的示例过程600的流程图。过程600可以进一步示出在图5的框510期间执行的操作。这样的操作可以使uav通信控制器112能够按照偏好顺序使用不同的可用通信频带。偏好顺序可以被配置为最小化uav网络单元116的移动，和/或最小化向无线运营商网络102的漫游成本。此外，过程600中描述的每个通信频带可以比过程500中描述的通信频带具有更高的信号稳健性值。
在框602，uav通信控制器112的频带选择模块318可以确定当uav网络单元经由原始通信频带进行通信时，uav网络单元116与地面网络单元之间的替代通信频带是否可用。如过程500中所述，原始通信频带可以是其信号稳健性值已经下降到预定值阈值以下的频带。
在判定框604，如果替代通信频带可用于uav网络单元116和地面网络单元(判定框604为“是”)，则过程600可以进行至框606。频带选择模块318可以命令uav网络单元116经由替代通信频带连接到地面网络单元。
返回到判定框604，如果对于uav网络单元116和地面网络单元不可使用替代通信频带(在判定框604为“否”)，则过程600可以进行到框608。在框608，uav通信控制器112可以确定是否可以从无线运营商网络102的相邻地面网络单元获得合适的通信频带。合适的通信频带可以与通信频带相同或不同。
在判定框610，如果合适的通信频带可从相邻地面网络单元获得(判定框610为“是”)，则过程600可进行至框612。在框612，频带选择模块318可以命令uav网络单元116经由合适的通信频带连接到相邻的地面网络单元。
返回到判定框610，如果不能从相邻的地面网络单元获得合适的通信频带(判定框610为“否”)，则过程600可以进行至框614。在框614，uav通信控制器112可以确定是否可以从附加的无线运营商网络的可接入地面网络单元获得兼容的通信频带。兼容的通信频带可以与通信频带不同。
在判定框616，如果可从附加无线运营商网络的可接入地面网络单元获得兼容的通信频带(判定框616为“是”)，则过程600可进行至框618。在框618因此，频带选择模块318可以命令uav网络单元116经由兼容通信频带，连接到附加无线运营商网络的可接入地面网络单元。经由兼容的通信频带的这种连接意味着uav网络单元116有效地在附加无线运营商网络上漫游。
返回到判定框616，如果从附加无线运营商网络的可接入地面网络单元不能获得兼容的通信频带(在判定框616为“否”)，则过程600可以进行至框620。在框620，频带选择模块318可以命令uav网络单元116连接到通信卫星，通信卫星能够经由卫星频带与核心网络104交换通信。在一些实施例中，uav网络单元116可以使用卫星通信连接，来建立新的通信信道来承载中继回程通信，而不是通信频带上的通信信道。
图7是用于响应于在通信频带上缺乏uav网络单元吞吐量，用于配置uav网络单元以使用不同的通信频带来提供网络覆盖的示例性过程700的流程图。在框702处，uav通信控制器112可以监控经由uav网络单元116，从无线运营商网络102接收通信服务的一个或更多个用户设备的多个通信会话的qoe值。qoe值可以由一个或更多个用户设备报告到uav通信控制器112。
在框704处，uav通信控制器112可以确定多个通信会话中的至少一个通信会话的对应的qoe值是否受到在用于uav网络单元116和地面网络单元之间的中继回程的通信频带上的中继回程吞吐量的缺乏的影响。在一些实例中，中继回程吞吐量的缺乏可能是由于uav网络单元116与地面网络单元之间的不良连接而导致，这引起了吞吐量下降。在其他情况下，中继回程吞吐量的缺乏可能是由多个通信会话引起的，这些通信会话导致了高使用需求，高使用需求超过中继回程吞吐量的承载能力。在一些实施例中，当对应的qoe值低于预定的qoe值阈值并且中继回程吞吐量下降到预定的吞吐量阈值以下时，可以确定对应的qoe值受到影响。在其他实施例中，当对应的qoe值低于预定的qoe值阈值并且中继回程吞吐量所承载的通信会话的数量超过预定的会话量阈值时，可以确定对应的qoe值受到影响。
在判定框706，如果uav通信控制器112确定至少一个通信会话的对应的qoe值受到缺乏uav网络单元中继回程吞吐量的影响(判定框706为“是”)，则该过程700可以进行到框708。在框708，uav通信控制器112可以确定是否可以从地面网络单元或卫星获得用于承载uav网络单元中继回程的附加通信频带。地面网络单元可以是当前经由通信频带与uav网络单元116进行通信的同一地面单元。替代地，地面网络单元可以是无线运营商网络102的另一个地面单元，或者是属于另一个无线运营商网络102的可接入地面网络单元。
在判定框710，如果uav通信控制器112确定附加通信频带可用(判定框710为“是”)，则过程700可以进行至框712。在框712，uav通信控制器112可以命令uav网络单元116使用附加通信频带来承载多个通信会话中的一个或更多个。在一些实施例中，uav网络单元116可以使用附加的通信频带来建立新的通信信道，以承载多个通信会话，而不是在通信频带上的通信信道。然而，在其他实施例中，附加通信频带可以由uav通信控制器112配置为通过提供新的通信信道来服务于补充功能，该新的通信信道承载与通信信道并行的多个通信会话。因此，多个通信会话中的至少一个从通信频带上的通信信道被卸载到附加通信频带上的新通信信道。在多个附加通信频带可用的实例中，uav通信控制器112可以执行偏好通信频带分配，如关于图6所描述的。
在框714，当通信频带上承载的剩余通信会话的qoe值不再受到缺乏uav网络单元中继回程吞吐量影响时，uav通信控制器112可以将uav网络单元116恢复回使用一个或更多个通信会话的通信频带。在某些情况下，这可能是因为多个通信会话的数目下降得足够多，以致吞吐量不再过载。在其他情况下，这可能是因为吞吐量增加了，这由于uav网络单元116与地面网络单元之间的连接改善。因此，uav网络单元116可以在附加通信频带上终止新的通信信道。随后，过程700可以循环回到框702，使得uav通信控制器112可以继续监控qoe值。
返回到判定框710，如果uav通信控制器112确定附加通信频带不可用(判定框710为“否”)，则过程700可以进行至框716。在框716，uav通信控制器112可以调整多个通信会话中的一个或更多个通信会话，使得增加至少一个通信会话的对应的qoe值。在一些实施例中，调整可以包括重新均衡多个通信会话的qoe值。这种重新均衡可以涉及减小由具有最高qoe值的uav网络单元116处理的通信会话的百分比的qoe值，从而对于这些通信会话使qoe稍微恶化，同时改善具有最低qoe值的一组通信会话的qoe值。可以通过减少分配给通信会话使用的中继回程吞吐量的数量，来实现通信会话的qoe值的减小。在其他实施例中，该调整可以包括终止一个或更多个通信会话，使得可以为由uav网络单元116处理的一个或更多个剩余通信会话改善qoe值。在其他实施例中，该调整可以涉及将一个或更多个通信会话传输到无线运营商网络102的另一个uav网络单元以进行处理，从而可以为由uav网络单元116处理的一个或更多个剩余通信会话提高qoe值。随后，过程700可以循环返回框702，以便uav通信控制器112可以继续监控qoe值。
返回到判定框706，如果uav通信控制器112确定至少一个通信会话的对应qoe值不受uav网络单元中继回程吞吐量的缺乏影响(判定框706为“否”)，处理700可以进行到框718。在框718，uav通信控制器112可以提示飞行路径控制器312调整uav网络单元116的飞行路径。飞行路径的调整可以改善至少一个通信会话的对应的qoe值。在各种实施例中，飞行路径的调整可以增加由用户设备从uav网络单元116接收的通信信号的信号稳健性，从而改善由用户设备使用的通信会话的qoe。随后，过程700可以循环回到框702，使得uav通信控制器112可以继续监控qoe值。
使用模块化通信调制解调器的uav网络单元可以配置为支持各种通信标准和通信频带，这具体取决于uav网络单元部署的目标。因此，随着将来的通信标准和技术的发布，这种uav网络单元提供了灵活的通信能力以及接受硬件升级的能力。
结论
尽管已经用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应该理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于所描述的特定特征或动作。作为实现权利要求的示例性形式，公开了特定的特征和动作。
1.一种系统，包括：
一个或更多个处理器；和
存储器，其具有存储其中的指令，所述指令在由所述一个或更多个处理器执行时，使所述一个或更多个处理器执行包括以下动作：
在将模块化通信调制解调器安装到无人飞行器(uav)网络单元中之后，从无线运营商网络的核心网络处的uav网络单元中的多个模块化通信调制解调器中的所述模块化通信调制解调器接收认证请求；
响应于认证所述模块化通信调制解调器被授权与所述核心网络进行通信，在所述核心网络处注册所述模块化通信调制解调器，以处理uav网络单元与所述核心网络之间的通信；和
响应于确定所述模块化通信调制解调器没有被授权与所述核心网络进行通信，禁止所述模块化通信调制解调器处理所述uav网络单元与所述核心网络之间的通信。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述认证包括：至少基于所述认证请求中包括的认证凭证，来查证源自所述模块化通信调制解调器的所述认证请求。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述认证包括以下至少一项：查证包括在所述认证请求中的调制解调器硬件标识符，以标识所述核心网络所支持的调制解调器硬件版本；查证包括在所述认证请求中的一个或更多个调制解调器软件标识符指示调制解调器软件是最新的，或者查证包括在所述认证请求中的uav网络单元标识符属于所述无线运营商网络的授权网络单元。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中所述多个模块化通信调制解调器支持不同的通信频带或不同的通信标准中的至少一个，还包括：从使用由所述多个模块化通信调制解调器中的附加模块化通信调制解调器支持的第一通信频带或通信标准切换到所述模块化通信调制解调器支持的次要通信频带或通信标准，以处理通信。
5.一种或更多种非暂时性计算机可读介质，其存储计算机可执行指令，所述指令在执行时，使一个或更多个处理器执行包括以下的动作：
监控通信频带的信号稳健性值，无人飞行器(uav)网络单元正用所述通信频带用于与无线运营商网络的地面网络单元的中继回程；和
响应于确定所述通信频带的所述信号稳健性值已经下降到预定阈值以下，命令uav网络单元使用不同于所述通信频带的附加通信频带，来承载所述无线运营商网络的回程通信的至少一部分。
6.根据权利要求5所述的一种或更多种非暂时性计算机可读介质，其中所述动作还包括：响应于确定所述通信频带的所述信号稳健性值不再低于所述预定阈值，指示所述uav网络单元终止使用所述附加通信频带，将所述回程通信的至少一部分路由到所述无线运营商网络。
7.根据权利要求5或6所述的一种或更多种非暂时性计算机可读介质，其中所述uav网络单元使用所述附加通信频带，将所述回程通信的至少一部分通过所述地面网络单元、通过所述无线运营商网络的相邻地面网络单元，通过附加无线运营商网络的可接入地面网络单元，或通过通信卫星，传递到所述无线运营商网络的核心网络。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的一种或更多种非暂时性计算机可读介质，其中所述动作还包括：响应于确定所述通信频带的所述信号稳健性值已经下降到所述预定阈值以下，并且所述附加的通信频带不可用，则指示所述uav网络单元终止对一个或更多个用户设备的一个或更多个通信会话进行处理。
9.根据权利要求5至8中的任一项所述的一种或更多种非暂时性计算机可读介质，其中所述通信频带由所述uav网络单元的第一通信调制解调器支持，并且所述附加的通信频带由所述uav网络单元的第二通信调制解调器支持，并且其中，所述回程通信由所述通信频带和所述附加的通信频带并行地承载。
10.一种计算机实现的方法，包括：
经由一个或更多个计算设备，监控经由无人飞行器(uav)网络单元，从无线运营商网络接收通信服务的一个或更多个用户设备的多个通信会话的体验质量(qoe)值；
经由所述一个或更多个计算设备，检测所述多个通信会话中的至少一个通信会话的对应的qoe值受到用于所述uav网络单元的中继回程的通信频带上的中继回程吞吐量的缺乏的影响；和
响应于确定从地面网络单元或通信卫星能够获得用于承载所述uav网络单元的所述中继回程的至少一部分的附加的通信频带，经由所述一个或更多个计算设备，命令所述uav网络单元使用所述附加的通信频带来承载所述多个通信会话中的一个或更多个通信会话。
11.根据权利要求10所述的计算机实现的方法，还包括：响应于确定从所述地面网络单元或所述通信卫星不能获得所述附加的通信频带，调整所述多个通信会话中的一个或更多个通信会话，使得至少一个通信会话的相应的qoe值得到改善。
12.根据权利要求11所述的计算机实现的方法，其中，所述调整包括：减小针对第一通信会话的qoe值，终止所述第一通信会话，或者将对所述第一通信会话的处理转移到另一个uav网络单元，以增加所述多个通信会话中的第二通信会话的qoe值。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的计算机实现的方法，其中所述附加的通信频带被所述uav网络单元用来在所述uav网络单元与所述地面网络单元之间、在uav网络单元与无线运营商网络的相邻地面网络单元之间、在所述uav网络单元与其他无线运营商网络的可接入地面网络单元之间，路由所述中继回程的至少一部分。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的计算机实现的方法，还包括：当在所述通信频带上承载的剩余通信会话的qoe值不再受中继回程吞吐量缺少的影响时，将所述uav网络单元恢复回使用所述一个或更多个通信会话的所述通信频带。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的计算机实现的方法，还包括：当所述对应的qoe值不再受所述通信频带上的中继回程吞吐量缺少的影响时，调整所述uav网络单元的飞行路径，以改善所述多个通信会话中的所述至少一个通信会话的对应的qoe值。
技术总结