Идея состоит в унификации системы управления энергией на основе беспроводной передачи, одновременной беспроводной передачи информации и энергии и схем сбора энергии самоинтерференции в системах связи с полнодуплексным режимом
Ученые Томского политехнического университета совместно с
коллегами из Катарского университета и филиала Техасского
университета A&M в Катаре разработали схему передачи энергии
и данных на беспилотные летательные аппараты (БПЛА), которая
позволит эффективно использовать дроны в сетях связи нового
поколения 5G.
Международный проект Self-Energised UAV-assisted Communications for 5G Wireless Networks возглавляет
профессор научно-образовательного центра «Автоматизация и
информационные технологии» ТПУ Налин Джаякоди. По его словам,
одной из ключевых проблем в сфере телекоммуникаций и создания
сетей нового поколения является энергоэффективность. Участники
научного коллектива исследуют возможности использования
беспилотников для обеспечения беспроводной связи. В частности,
разработан алгоритм оптимизации профиля траектории полета БПЛА 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 БПЛА, чтобы
ограничения источника питания не сокращали длительность полета
аппарата. Традиционные механизмы сбора энергии солнца и ветра
могут приводить к существенному увеличению веса БПЛА 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 БПЛА. 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 БПЛА работает в полнодуплексном
режиме, что значительно улучшает работу системы в целом», —
говорит 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. БПЛА 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 БПЛА по
сравнению со стационарными наземными базовыми станциями. Все это
способствует использованию БПЛА 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.
Иллюстрация: схема предложенной системы
Источник: scientificrussia.ru
