ОСОБЛИВОСТІ РОЗГОРТАННЯ МЕРЕЖ МОБІЛЬНОГО ЗВ’ЯЗКУ ЗА ДОПОМОГОЮ БПЛА
DOI:
https://doi.org/10.32782/tnv-tech.2024.3.1Ключові слова:
безпілотний неприв’язаний літальний апарат, тросовий безпілотний літальний апарат, безпілотний літальний апарат, базові станції, макробазові станції, наземна станціяАнотація
В статті розглядається можливість застосування технології мобільного зв'язку 6G для безпілотних літальних апаратів, яка знаходиться на стадії активної розробки. Проте, виникає проблема обмеженого запасу енергії в акумуляторах БПЛА, що обмежує їхню ефективність. Це призводить до потреби регулярної зупинки для зарядки, що зменшує тривалість їхніх місій. У статті пропонується новий підхід до цієї проблеми за допомогою тросових безпілотних літальних апаратів (тБПЛА). Основна ідея полягає в створенні мережі, де тросові безпілотні літальні апарати (тБПЛА) підтримуватимуть постійне живлення та передачу даних через трос, який з'єднує їх з наземною станцією (НС). Цей підхід дозволить уникнути втрати зв'язку з тБПЛА під час підзарядки, забезпечуючи неперервний моніторинг та контроль. У статті детально розглядається концепція підключення тБПЛА до НС за допомогою спеціального тросу, який постачає електроенергію і передає дані одночасно. Цей підхід дозволяє постійно живити тБПЛА та отримувати від них важливу інформацію без необхідності їхньої сильної обмеженості через потребу у підзарядці. Підключення тросом, що постачає електроенергію та передає дані, дозволяє тросовим безпілотним літальним апаратам (тБПЛА) залишати зону покриття мережі лише на короткий час, наприклад, під час технічного обслуговування та ремонту. У статті проводиться порівняльний аналіз між тБПЛА та безпілотними літальними апаратами (БмПЛА), які працюють без прив'язки до тросу. Оцінюються переваги та недоліки кожного підходу з урахуванням їхньої продуктивності та можливостей підтримання безперервного зв'язку в умовах обмеженої енергії. Результати моделювання, що демонструють можливість досягнення до 30% збільшення ймовірності охоплення за допомогою тросового безпілотного літального апарата (тБПЛА) з довжиною троса 120 метрів в порівнянні з безприв'язним безпілотним літальним апаратом (БПЛА), свідчать про потенційну ефективність цієї технології. Стаття також розглядає виклики, які можуть виникнути при впровадженні запропонованої моделі у практиці, і ставить під сумнів на завдання для подальших досліджень, які можуть сприяти розвитку цієї інноваційної технології. Шляхи для подальшого удосконалення технології можуть включати в себе поліпшення довжини троса, оптимізацію енергоефективності та зменшення витрат на обслуговування. Дослідження може сприяти розвитку більш передових та продуктивних систем безпілотних літальних апаратів і відкрити нові можливості для їх застосування у різних галузях, від військового застосування до комерційних і цивільних цілей.
Посилання
Ж. Жанг, І. Сяо, Ж. Ма, М. Сяо, Ж. Дінг, Сі. Лей, та іншіl.- 6G wireless networks: vision, requirements, architecture, and key technologies IEEE Veh. Technol. Mag., 2019. (14).
Дж. Лю, І. Ші, Ж.М. Фадлула, Н. Като – Space-air-ground integrated network: a survey IEEE Commun. Surv. Tutorials, 2018. (20).
Сі. Ю, С.-Сі. Ванг, Дж. Хуанг, Сі. Гао, Ж. Жанг, М. Ванг, та інші. – Towards 6G wireless communication networks: vision, enabling technologies, and new paradigm shifts Sci. China Information Sci., 2021. (64).
В. Саад, М. Бенніс, та М. Чень, “A vision of 6G wireless systems: Applications, trends, technologies, and open research problems,” IEEE Network, 2020. (3)
Твердохліб А.О., Коротін Д.С. Ефективність функціонування комп’ютерних систем при використанні технології блокчейн і баз данних. Таврійський науковий вісник. Серія: Технічні науки, 2022. (6).
Цвик О.С. Аналіз і особливості програмного забезпечення для контролю трафіку. Вісник Хмельницького національного університету. Cерія: Технічні науки, 2023. (1).
Новіченко Є.О. Актуальні засади створення алгоритмів обробки інформації для логістичних центрів. Таврійський науковий вісник. Серія: Технічні науки, 2023. (1).
Зайцев Є.О. Smart засоби визначення аварійних станів у розподільних електричних мережах міст. Таврійський науковий вісник. Серія: Технічні науки, 2022. (5).
С. Данг, О. Амін, Б. Шихада, та М.-С. Алуїні, “What should 6G be?” Nature Electronics. 2020. (1)
І. Женг, Р. Жанг, та Т. Дж. Лім, “Wireless communications with unmanned aerial vehicles: Opportunities and challenges,” IEEE Communications Magazine. 2016. (5)
І. Бор-Ялініз та Х. Янікомероглу, “The new frontier in RAN heterogeneity: Multi-tier drone-cells,” IEEE Communications Magazine, 2016. (1).
Сі. Ву, Л. Лю, та Р. Жанг, “Fundamental trade-offs in communication and trajectory design for UAV-enabled wireless network,” IEEE Wireless Communications, 2019. (1)
Б. Галкін, Дж. Кібільда, та Л. А. ДаСільва, “UAVs as mobile infrastructure: Addressing battery lifetime,” IEEE Communications Magazine, 2019. (6).
Т. Лонг, М. Озгер, О. Сентікая, та О. Б. Акан, “Energy neutral internet of drones,” IEEE Communications Magazine, 2018. (1).
М. Альзенад, М. З. Шакір, Х. Янікомероглу та М.-С. Алуїні, “FSObased vertical backhaul/fronthaul framework for 5G+ wireless networks,” IEEE Communications Magazine. 2018. (1)
AT&T, “AT&T’s First Official Deployment of Cell On Wings In Puerto Rico”, 2017. [Електоронний ресурс]: https://about.att.com/inside_connections_blog/flying_cow_puertori. [Режим доступу: 15.05.2024].
Сі. Сяо, Дж. Дюфек, М. Сюхейль та Р. Мьорфі, Motion planning for a UAV with a straight or kinked tether. IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 2018.
Performance studies of narrow-beam trisector cellular systems – [Електронний ресурс]: https://ieeexplore.ieee.org/document/683677. [Режим доступу: 15.04.2024].
М. М. Нікотра, Р. Нальді та Е. Гарон, “Taut cable control of a tethered UAV,” IFAC Proceedings Volumes, 2014. (3)
Л. Зіко, К. Папакрістос та А. Тзес, “The power-over-tether system for powering small UAVs: Tethering-line tension control synthesis,” 23-тя Середземноморська конференція з управління та автоматизації (MED). 2015.
Tethered UAV, “ Feasibility study for the propulsion system of a tethered UAV”, 2018-2019. [Електронний ресурс]: https://webthesis.biblio.polito.it/11352/1/tesi.pdf [Режим доступу: 16.05.2024].