Передача даних в SAGIN за допомогою Fanet/Manet з дронів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.18372/1990-5548.69.16429

Ключові слова:

SAGIN, коефіцієнт втрат пакетів, розмір транзакції, потужність передачі, пропускна здатність/хороша пропускна здатність

Анотація

Метою даної статті є моделювання передачі даних та розрахунок параметрів трафіку в авіасегменті SAGIN, для якого в якості моделі розглядається мережа Ad Hoc літаючих дронів. Моделювання трафіку базується на прикладі порівняння маршрутизації manet з бібліотеки симулятора ns3, яка була доповнена кодом для обчислення втрат пакетів, пропускної здатності та затримок передачі повідомлень. Програма дозволяє розглядати рух дронів як на малих, так і на великих швидкостях від 3,6 км/год до 72 км/год. Отримано та проаналізовано залежності втрат трафіку від потужності передачі даних, розмірів транзакцій та швидкості передачі даних. Досліджено розподіл середньої ефективної швидкості прибуття λ та пропускної здатності/випуску для дронів. Порівняння характеристик трафіку в моделях з різною кількістю дронів дозволяє судити про те, як можна досягти необхідної якості обслуговування, вибравши правильні параметри передачі.

Біографії авторів

Володимир Петрович Харченко, Національний авіаційний університет

Директор науково-навчального центру «Аерокосмічний центр»

Доктор технічних наук. Професор

Андрій Михайлович Грехов, Національний авіаційний університет

Науково-навчальний центр «Аерокосмічний центр»

Доктор фізико-математичних наук. Професор

Василь Михайлович Кондратюк, Національний авіаційний університет

Науково-навчальний центр «Аерокосмічний центр»

Кандидат технічних наук. Старший науковий співробітник

Посилання

Globalstar’s web site. Available Online: https://www.globalstar.com/enus/corporate/about/our-technology (accessed on 13 October 2021).

M. Albuquerque, A. Ayagari, M. A. Dorsett, and M. S. Foster, “Global Information Grid (GIG) Edge Network Interface Architecture,” MILCOM 2007 - IEEE Military Communications Conference. https://doi.org/10.1109/MILCOM.2007.4455139.

J. Pulliam, Y. Zambre, A. Karmarkar, V. Mehta, J. Touch, J. Haines, and M. Everett, “TSAT network architecture,” MILCOM 2008 - 2008 IEEE Military Communications Conference. https://doi.org/10.1109/milcom.2008.4753508.

A. Vanelli-Coralli, G. E. Corazza, M. Luglio, and S. Cioni, “The ISICOM Architecture,” 2009 International Workshop on Satellite and Space Communications. https://doi.org/10.1109/iwssc.2009.5286409.

J. Radtke, C. Kebschull, and E. Stoll, “Interactions of the space debris environment with mega constellations – Using the example of the OneWeb constellation,” Acta Astronautica, vol. 131, pp. 55–68. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2016.11.021.

S. H. Blumenthal, “Medium Earth Orbit Ka Band Satellite Communications System,” MILCOM 2013 IEEE Military Communications Conference. https://doi.org/10.1109/milcom.2013.54.

“Iridium-NEXT,” Spaceflight101. Available online: https://spaceflight101.com/spacecraft/iridiumnext/(accessed on 26 December 2021).

SpaceX Starlink web site. Available Online: https://www.spacex.com (accessed on 13 October 2021).

S. Khisa and S. Moh, “Medium Access Control Protocols for the Internet of Things Based on Unmanned Aerial Vehicles: A Comparative Survey,” Sensors, 20(19), 2020, 5586. https://doi.org/10.3390/s20195586.

L. Gupta, R. Jain, and G. Vaszkun, “Survey of Important Issues in UAV Communication Networks,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, 18(2), 2016, pp. 1123–1152. https://doi.org/10.1109/comst.2015.2495297.

ICAO Circular 328-AN/190. (2011). Unmanned Aircraft Systems (UAS).

V. Kharchenko, Y. Barabanov, and A. Grekhov, “Modeling of Satellite Channel for Transmission of ADS-B Messages,” Proceedings of the National Aviation University, 52(3), 2012, pp. 9–14. https://doi.org/10.18372/2306-1472.52.2342.

V. Kharchenko, W. Bo, A. Grekhov, and M. Kovalenko, “Investigation of ADS-B messages traffic via satellite communication channel,” Proсeedings of the National Aviation University, 61(4), 2014, pp. 7–13. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vnau_2014_4_3.

Iridium-NEXT, Spaceflight101. Hosted Payloads. Global ADS-B. (2017). Available online: https://spaceflight101.com/spacecraft/iridium-next/ (accessed on 26 December 2021). Iridium-NEXT.). https://spaceflight101.com/spacecraft/iridium-next/.

İ. Bekmezci, O. K. Sahingoz, and Ş. Temel, “Flying Ad-Hoc Networks (FANETs): A survey,” Ad Hoc Networks, 11(3), pp. 1254–1270, 2013. https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2012.12.004.

J. Vinayagam, C. Balaswamy, and K. Soundararajan, “Certain Investigation on MANET Security with Routing and Blackhole Attacks Detection,” Procedia Computer Science, 165, pp. 196–208, 2019. https://doi.org/10.1016/j.procs.2020.01.091.

J. Kaur, and A. Singh, “A Review Study on the Use of MANET for Wireless Devices,” Proceedings of the International Conference on Advances in Electronics, Electrical & Computational Intelligence (ICAEEC) 2019, Available at SSRN: 2019. https://doi.org/10.2139/ssrn.3572817.

H. Okada, J. Suzuki, H. Yanai, K. Kobayashi, and M. Katayama, “Inclination of Flying Drones in Aerial Wireless Relay Networks,” 2019 IEEE 90th Vehicular Technology Conference (VTC2019-Fall), 2019. https://doi.org/10.1109/vtcfall.2019.8891275.

R. Shinkuma and N. B. Mandayam. “Design of Ad Hoc Wireless Mesh Networks Formed by Unmanned Aerial Vehicles with Advanced Mechanical Automation,” 2020 16th International Conference on Distributed Computing in Sensor Systems (DCOSS), 2020, 288–295. https://doi.org/10.1109/DCOSS49796.2020.00053.

M. F. Khan and I. Das, “An Investigation on Existing Protocols in MANET,” Lecture Notes in Networks and Systems, 2019, pp. 215–224. https://doi.org/10.1007/978-981-13-7082-3_26.

Rui, X. (2019). Performance Analysis of Mobile Ad Hoc Network Routing Protocols Using ns-3 Simulations. Engineering Dissertations and Theses. http://hdl.handle.net/1808/29692.

V. Kharchenko, Y. Barabanov, and A. Grekhov, “Modeling of Aviation Telecommunications,” Proceedings of the National Aviation University, 50(1), 2012, pp. 5–13. https://doi.org/10.18372/2306-1472.50.105.

V. Kharchenko, Y. Barabanov, and A. Grekhov, “Modeling of ADS-B Data Transmission via Satellite,” Aviation, 17(3), 119–127, 2013. https://doi.org/10.3846/16487788.2013.840057.

V. Kharchenko, A. Grekhov, and I. Ali, “Influence of Nonlinearity on Aviation Satellite Communication Channel Parameters,” Proсeedings of the National Aviation University, 65(4), 2015, pp. 12–21. https://doi.org/10.18372/2306-1472.65.9815.

V. Kharchenko, B. Wang, A. Grekhov, and A. Leschenko, “Modelling the Satellite Communication Links with Orthogonal Frequency-Division Multiplexing,” Transport, 31(1), pp. 22–28, 2015. https://doi.org/10.3846/16484142.2014.1003599.

V. Kharchenko, A. Grekhov, I. Ali, and Y. Udod, “Effects of Rician Fading on the Operation of Aeronautical Satellite OFDM Channel,” Proceedings of the National aviation university. 67(2), 2016, pp. 7–16. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vnau_2016_2_3.

A. Grekhov, V. Kondratiuk, S. Ilnytska, Y. Vyshnyakova, M. Kondratiuk, and V. Trykoz, “Satellite Traffic Simulation for RPAS Swarms,” 2019 IEEE 5th International Conference Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles Developments 2019 (APUAVD). https://doi.org/10.1109/apuavd47061.2019.8943.

A. Grekhov, V. Kondratiuk, and S. Ilnytska, “RPAS communication channels based on WCDMA 3GPP Standard,” Aviation. 24(1), pp. 42–49, 2020. https://doi.org/10.3846/aviation.2020.12166.

A. Grekhov, V. Kondratiuk, and S. Ilnitska, “RPAS Satellite Communication Channel Based on Long-Term Evolution (LTE) Standard,” Transport and Aerospace Engineering. 8(1), pp. 1–14, 2020. https://doi.org/10.2478/tae-2020-0001.

S. Ilnytska, F. Li, A. Grekhov, and V. Kondratiuk, “Simulation of RPAS/UAV Data Traffic Using Space-Air-Ground Networks,” 2021. Preprint. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-449619/v1.

A. Grekhov, “Recent Advances in Satellite Aeronautical Communications Modeling,” IGI Global. (2019). https://doi.org/10.4018/978-1-5225-8214-4.

A. Grekhov, “Modeling of Aircraft and RPAS Data Transmission via Satellites,” Research Anthology on Reliability and Safety in Aviation Systems, Spacecraft, and Air Transport, pp. 187–236, 2021. IGI Global, USA. ISBN-10: ‎ 1799853578.

S. Ilnytska, A. Grekhov, and V. Kondratiuk, “Modeling of UAV/RPAS Data Traffic in Space, Air, and Ground Networks,” Journal of Field Robotics, pp. 1–9, 2021. https://doi.org/10.1002/rob.22034.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-21

Номер

Розділ

ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЇ ТА РАДІОТЕХНІКА