Одной из ключевых проблем в сфере телекоммуникаций и создания сетей нового поколения является энергоэффективность. Участники научного коллектива, которые исследуют возможности использования беспилотников для обеспечения беспроводной связи, разработали алгоритм оптимизации профиля траектории полета дронов на дальние расстояния, обеспечивающий постоянный сбор энергии и передачу информации.
«Ограничения в подаче энергии влияют на производительность и эффективность системы. Для решения этой проблемы необходимо оптимизировать управление подачей энергии на беспилотники, чтобы ограничения источника питания не сокращали длительность полета аппарата. Традиционные механизмы сбора энергии солнца и ветра могут приводить к существенному увеличению их веса из-за установки дополнительного блока», — поясняют ученые.
Идея, которую предложили политехники, состоит в унификации системы управления энергией на основе беспроводной передачи (WPT), одновременной беспроводной передачи информации и энергии (SWIPT) и схем сбора энергии самоинтерференции в системах связи с полнодуплексным режимом (full duplex). Беспилотники используются в качестве вспомогательного канала связи для приема и передачи данных мобильным пользователям в режиме full duplex. Радиочастотный механизм сбора энергии предлагает современное решение проблемы ограничения источника питания дронов. Для снижения вероятности перебоев и повышения энергоэффективности беспилотника исследователи оптимизировали чувствительность и передаваемую мощность аппарата.
«Беспилотные летательные аппараты активно рассматриваются как технология для обеспечения 5G и выступают в качестве промежуточного приемопередающего модуля для бесперебойной связи высокого качества. По сравнению с полудуплексным каналом полнодуплексная связь интенсивно использует спектральные ресурсы, увеличивая пропускную способность сети. Предложенная нами коммуникационная схема на дронах работает в полнодуплексном режиме, что значительно улучшает работу системы в целом», — говорит руководитель проекта Налин Джаякоди.
Участник проектной группы, инженер-исследователь отделения информационных технологий ТПУ Таринду Перера добавляет, что вопрос коммуникации между двумя отдаленными мобильными узлами — это новое перспективное направление, которое стало возможным благодаря интернету вещей. Беспилотники и станции воздушного базирования (ABSs) с недавнего времени стали областью особого внимания инженеров и исследователей из-за увеличивающейся потребности пользователей в высокой скорости передачи данных. ABSs необходимы при обслуживании любого рода массовых мероприятиях, где большим группам людей требуется высокоскоростная передача данных.
«Кроме того, низкая стоимость, гибкость в использовании и высокая степень мобильности — все это преимущества систем на дронах по сравнению со стационарными наземными базовыми станциями. Все это способствует их использованию в беспроводных системах коммуникаций для надежного обеспечения мероприятий в сфере управления катастрофами, общественной безопасности, спасательных операций и других», — подчеркивает молодой ученый.
Исследование поддержано индийским фондом SPARC, Министерством развития гуманитарных ресурсов Индии, Национальным исследовательским фондом Катара и программой повышения конкурентоспособности ТПУ.