Airborne base stations (BSs) (carried by drones) have a great potential to enhance the coverage and capacity of 6G cellular networks. However, one of the main challenges facing the deployment of airborne BSs is the limited available energy at the drone, which curtails the flight time. In fact, most current unmanned aerial vehicles (UAVs) can only operate for a maximum of 1 h. The need to frequently visit the ground station (GS) to recharge limits the performance of the UAV-enabled cellular network and leaves the UAV?s coverage area temporarily out of service. In this article, we propose a UAV-enabled cellular network setup based on tethered UAVs (tUAVs). In the proposed setup, the tUAV is connected to a GS through a tether, which provides the tUAV with both energy and data. This enables a flight that can last for days. We describe in detail the components of the proposed system. Furthermore, we list the main advantages of a tUAV-enabled cellular network compared to typical untethered UAVs (uUAVs). Next, we discuss the potential applications and use cases for tUAVs. We also provide Monte Carlo simulations to compare the performance of tUAVs and uUAVs in terms of coverage probability. For instance, for a uUAV that is available 70% of the time (while unavailable because of charging or changing the battery 30% of the time), the simulation results show that tUAVs with a 120-m tether length can provide up to a 30% increase in coverage probability compared to uUAVs. Finally, we discuss the challenges, design considerations, and future research directions to realize the proposed setup.

中文翻译：

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使用系留无人机在 6G 蜂窝网络中部署空中基站：移动性和耐久性的权衡

机载基站 (BS)（由无人机携带）在增强 6G 蜂窝网络的覆盖范围和容量方面具有巨大潜力。然而，部署机载 BS 面临的主要挑战之一是无人机的可用能量有限，这会缩短飞行时间。事实上，目前大多数无人机（UAV）最多只能运行 1 小时。频繁访问地面站 (GS) 进行充电的需要限制了支持 UAV 的蜂窝网络的性能，并使 UAV 的覆盖区域暂时无法使用。在本文中，我们提出了一种基于系留无人机 (tUAV) 的支持无人机的蜂窝网络设置。在建议的设置中，tUAV 通过系绳连接到 GS，为 tUAV 提供能量和数据。这使得飞行可以持续数天。我们详细描述了所提出系统的组件。此外，我们列出了与典型的无绳无人机 (uUAV) 相比，支持 tUAV 的蜂窝网络的主要优势。接下来，我们讨论 tUAV 的潜在应用和用例。我们还提供蒙特卡罗模拟来比较 tUAV 和 uUAV 在覆盖概率方面的性能。例如，对于 70% 的时间可用的 uUAV（而由于充电或更换电池的时间为 30% 的时间不可用），仿真结果表明，具有 120 米系绳长度的 tUAV 可以提供高达 30与 uUAV 相比，覆盖概率增加 %。最后，我们讨论了实现所提出的设置的挑战、设计考虑因素和未来的研究方向。我们列出了与典型的无绳无人机 (uUAV) 相比，支持 tUAV 的蜂窝网络的主要优势。接下来，我们讨论 tUAV 的潜在应用和用例。我们还提供蒙特卡罗模拟来比较 tUAV 和 uUAV 在覆盖概率方面的性能。例如，对于 70% 的时间可用的 uUAV（而由于充电或更换电池的时间为 30% 的时间不可用），仿真结果表明，具有 120 米系绳长度的 tUAV 可以提供高达 30与 uUAV 相比，覆盖概率增加 %。最后，我们讨论了实现所提出的设置的挑战、设计考虑因素和未来的研究方向。我们列出了与典型的无绳无人机 (uUAV) 相比，支持 tUAV 的蜂窝网络的主要优势。接下来，我们讨论 tUAV 的潜在应用和用例。我们还提供蒙特卡罗模拟来比较 tUAV 和 uUAV 在覆盖概率方面的性能。例如，对于 70% 的时间可用的 uUAV（而由于充电或更换电池的时间为 30% 的时间不可用），仿真结果表明，具有 120 米系绳长度的 tUAV 可以提供高达 30与 uUAV 相比，覆盖概率增加 %。最后，我们讨论了实现建议设置的挑战、设计考虑和未来的研究方向。我们还提供蒙特卡罗模拟来比较 tUAV 和 uUAV 在覆盖概率方面的性能。例如，对于 70% 的时间可用的 uUAV（而由于充电或更换电池的时间为 30% 的时间不可用），仿真结果表明，具有 120 米系绳长度的 tUAV 可以提供高达 30与 uUAV 相比，覆盖概率增加 %。最后，我们讨论了实现所提出的设置的挑战、设计考虑因素和未来的研究方向。我们还提供蒙特卡罗模拟来比较 tUAV 和 uUAV 在覆盖概率方面的性能。例如，对于 70% 的时间可用的 uUAV（而由于充电或更换电池的时间为 30% 的时间不可用），仿真结果表明，具有 120 米系绳长度的 tUAV 可以提供高达 30与 uUAV 相比，覆盖概率增加 %。最后，我们讨论了实现所提出的设置的挑战、设计考虑因素和未来的研究方向。仿真结果表明，与 uUAV 相比，具有 120 米系绳长度的 tUAV 可以提供高达 30% 的覆盖概率增加。最后，我们讨论了实现所提出的设置的挑战、设计考虑因素和未来的研究方向。仿真结果表明，与 uUAV 相比，具有 120 米系绳长度的 tUAV 可以提供高达 30% 的覆盖概率增加。最后，我们讨论了实现所提出的设置的挑战、设计考虑因素和未来的研究方向。