A survey on Cellular-connected uavs: Design Challenges, Enabling 5G/B5g innovations, and Experimental Advancements

Ground Control Station 
for Management 
& Orchestration
UAV
UAV
UAV
UAV
NFs
Flight Control
NFs
Flight Control
Router
Data Collection
NFs
Flight Control
Router
NFs
Flight Control
Access Point
IP Telephony Service
Figure 10:
UAVs with diverse network functions
Figure 11:
Deployment on multi-domain UAV services [
72
]
light-weight VNFs. It is realized by Parrot AR.Drone
2.0 carrying single board Raspberry Pi 3 Model B.
• Mission Planner:- It is located at the GCS and defines
the nature and characteristics of different network ser-
vices or network functions (NFs) to be deployed along
with their placement policies. It also interfaces with
MANO component to call for the light-weight VNF
deployment on set of UAVs.
In order to carry out routing of VNFs to different target
UAVs, LXC Linux containers on Ubuntu OS are used. Each
routing VNF requires resources of 1 vCPU, 128 MB RAM
and 4 GB storage.
The authors in [
71
] have presented a practical NFV based
approach to support UAV multi-purpose deployment, which
can be rapidly configured according to the need of the civil-
ian mission. They have considered the UAVs to provide
infrastructure and hardware that enable agile integration of
network functions at deployment time by a network operator.
As shown in Fig.
10
, a set of UAVs could be used for pro-
viding communication infrastructure (virtual access points)
in case of disaster or can be used in SAR operation in a re-
mote area. The mission specific UAV behaviours are soft-
warized as network functions and installed to UAV infras-
tructure (hardware) at the time of deployment. Some net-
work functions pertaining to mandatory features of any UAV
such as flight control and telemetry are installed on all UAV
hardware, irrespective of the mission. The implementation
of the system prototype and the light-weight VNF is done
using open-source software technologies. The orchestration
and life-cycle management of light-weight VNF is done by
OSM Release FOUR. OpenStack Ocata version is used for
realizing the virtual infrastructure layer (VIM). The virtual
machine environment runs mini-ITX computer which con-
sists of Intel Core i7 2.3 GHz processor, 4Gb Ethernet ports,
16 GB RAM, 128 GB SSD. The UAV hardware platform
consists of DJI Phantom 3 carrying a Raspberry Pi 3 Model
B computing board and serves the platform for execution of
light-weight VNFs needed for specific mission.
A software based service architecture running on a dis-
tributed cloud environment is demonstrated in [
72
]. In this
demonstration, an Industry 4.0 application controlling the
indoor drones is considered for study. The application is
implemented using SFC orchestrated by a multi-domain or-
chestrator known as ESCAPE. The orchestrator is able to
setup and configure VNFs onto the physical UAV boards
D. Mishra et al.:
Preprint submitted to Elsevier
Page 14 of 30

---

A Survey on Cellular-connected UAVs: Design Challenges, Enabling 5G/B5G Innovations, and Experimental Advancements