ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ НА БАЗЕ ПРИВЯЗНЫХ БПЛА

Авторы: 
В.М. Вишневский*,**, Ю.А. Авраменко*, В.Х. Нгуен**, Н. С. Калмыков*
УДК: 
519.872
DOI: 
10.24412/2073-0667-2025-1-60-77
Аннотация: 

В настоящей работе дано описание преимуществ реализации широкополосной беспроводной сети на базе привязного дрона и оценки характеристик ее производительности. Приводится расчет увеличения зоны телекоммуникационного покрытия (зоны прямой видимости) и па­раметров канала связи между базовой станцией (БС), расположенной на дроне, и наземной станцией (НС) в пределах прямой видимости. Предложена модель стохастического поллинга с групповым обслуживанием пакетов, адекватно описывающая функционирование широкопо­лосной беспроводной сети с централизованным механизмом управления. Дано описание ар­хитектуры сети и протокола взаимодействия БС и НС с целью получения исходных данных при проведении численных расчетов. Для оценки производительности сети и проведения чис­ленных расчетов разработан новый подход, базирующийся на комбинации методов машинного обучения и имитационного моделирования.

Список литературы

  1. Arif М., Kim W. Analysis of Fluctuating Antenna Beamwidth in UAV-Assisted Cellular Networks // Mathematics. 2023. T. 11, № 22. C. 4706.
  2. Vladimirov S. [и др.]. The Model of WBAN Data Acquisition Network Based on UFP // Lecture Notes in Computer Science. Distributed Computer and Communication Networks. Springer International Publishing, 2020. C. 220-231.
  3. Wang У. [и др.]. A Channel Rendezvous Algorithm for Multi-Unmanned Aerial Vehicle Networks Based on Average Consensus // Sensors. 2023. T. 23, № 19. C. 8076.

 

  1. Zhao W., Zhang J., Li D. Clustering and Beamwidth Optimization for UAV-Assisted Wireless Communication // Sensors. 2023. T. 23, № 23.
  2. Zhu С. [и др.]. A Fairness-Enhanced Federated Learning Scheduling Mechanism for UAV- Assisted Emergency Communication // Sensors. 2024. T. 24, № 5. C. 1599.
  3. Belmekki В. E. Y., Alouini M.-S. Unleashing the Potential of Networked Tethered Flying Platforms: Prospects, Challenges, and Applications // IEEE Open Journal of Vehicular Technology. 2022. T. 3. C. 278-320.
  4. Marques M. N. [и др.]. Tethered Unmanned Aerial Vehicles — A Systematic Review // Robotics. 2023. T. 12, № 4. C. 117.
  5. Bushnaq О. M. [и др.]. Optimal Deployment of Tethered Drones for Maximum Cellular Coverage in User Clusters // IEEE Transactions on Wireless Communications. 2021. T. 20, № 3. C. 2092-2108.
  6. Dinh T. D. [и др.]. Structures and Deployments of a Flying Network Using Tethered Multicopters for Emergencies // Lecture Notes in Computer Science. Distributed Computer and Communication Networks. T. 12563. Springer International Publishing, 2020. C. 28-38.
  7. Kishk M., Bader A., Alouini M.-S. Aerial Base Station Deployment in 6G Cellular Networks Using Tethered Drones: The Mobility and Endurance Tradeoff // IEEE Vehicular Technology Magazine. 2020. T. 15, № 4. C. 103-111.
  8. Safwat N. E.-D., Hafez I. M., Newagy F. 3D placement of a new tethered UAV to UAV relay system for coverage maximization // Electronics. 2022. T. 11, № 3. C. 385.
  9. Vishnevsky V. [и др.]. Reliability Assessment of Tethered High-altitude Unmanned Telecommunication Platforms: k-out-of-n Reliability Models and Applications. Springer Nature, 01/2024. C. 167.
  10. Borst S., Boxma O. Polling: past, present, and perspective // Top. 2018. T. 26. C. 335-369.
  11. Vishnevsky V., Semenova O. Polling Systems and Their Application to Telecommunication Networks // Mathematics. 2021. T. 9, № 2.
  12. Vishnevsky V. [и др.]. Analysis of a MAP/M/l/N Queue with Periodic and Non-Periodic Piecewise Constant Input Rate // Mathematics. 2022. T. 10, № 10.
  13. Vishnevsky V. M. [и др.]. Investigation of the Fork-Join System with Markovian Arrival Process Arrivals and Phase-Type Service Time Distribution Using Machine Learning Methods // Mathematics. 2024. T. 12, № 5.
  14. Efrosinin D., Vishnevsky V., Stepanova N. Optimal Scheduling in General Multi-Queue System by Combining Simulation and Neural Network Techniques // Sensors. 2023. T. 23, № 12.
  15. Vishnevsky V. [и др.]. Performance Evaluation of the Priority Multi-Server System MMAP/PH/M/N Using Machine Learning Methods // Mathematics. 2021. T. 9, № 24.
  16. Friis H. T. A Note on a Simple Transmission Formula // Proceedings of the IRE. 1946. T. 34, № 5. C. 254-256.
  17. Johnson R. Antenna Engineering Handbook. McGraw-Hill, 1984. C. 1408.
  18. Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications / ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition. 1999 Edition
Ключевые слова: 
привязной дрон, беспроводная сеть, прямая видимость, стохастический поллинг.
Номер журнала: 
1(66) 2025 г.
Год: 
2025
Адрес: 
*Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 117997, Москва, Россия, ** Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет), 141700, Долгопрудный, Россия
Библиографическая ссылка: 
Библиографическая ссылка: Вишневский В. М., Авраменко Ю. А., Нгуен В. X., Калмыков Н. С. Оценка характеристик производительности беспроводной сети на базе привязных БПЛА //"Проблемы информатики", 2025, № 1, с.60-77 DOI: 10.24412/2073-0667-2025-1-60-77. – EDN: DISNNV