ВПРОВАДЖЕННЯ МОДЕЛІ РОЗГОРТАННЯ МЕРЕЖ МОБІЛЬНОГО ЗВ’ЯЗКУ 6-ГО ПОКОЛІННЯ ЗА ДОПОМОГОЮ БЕЗПІЛОТНИКІВ
IMPLEMENTATION OF A MODEL FOR DEPLOYING 6TH GENERATION MOBILE NETWORKS USING DRONES
Сторінки: 49-55. Номер: №6, 2023 (329) 
Автори:
АНТОНЕНКО Артем
Національний університет біоресурсів і природокористування України
ORCID ID: 0000-0001-9397-1209
e-mail: artem.v.antonenko@gmail.com
ПОПЛАВСЬКИЙ Денис
Державний університет інформаційно-телекомунікаційних технологій
ORCID ID: 0009-0002-6005-9605
ГОЛУБЕНКО Олександр
Міжнародний науково-технічний університет ім.. академіка Юрія Бугая
ORCID ID: 0000-0002-1776-5160
КОНДРАТЮК Борис
Державний університет інформаційно-телекомунікаційних технологій
ORCID ID: 0009-0000-8548-7863
ВЕРКО Р. А.
Державний університет інформаційно-телекомунікаційних технологій
ORCID ID: 0009-0006-1168-7743
ANTONENKO Аrtem
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine
POPLAVSKYI Denys
State university of information and communication technology
GOLUBENKO Oleksandr
Academician Yuri Bugayinternational science and technical university
KONDRATIUK Borys
State university of information and communication technology
VERKO Roman
State university of information and communication technology
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2023-329-6-49-55
Анотація мовою оригіналу
У статті розглядається можливість впровадження мережі на базі технології мобільного зв’язку 6G, яка наразі знаходиться в активному процесі розробки та створення. Однак у цьому контексті постає значуща проблема – обмежена ємність акумуляторів у безпілотних літальних апаратах (БПЛА), що суттєво обмежує їхні можливості та продуктивність. Така обмеженість енергопостачання призводить до того, що безпілотникам доводиться регулярно сідати на землю для підзарядки, що в свою чергу обмежує тривалість їхніх місій. Пропонується новий підхід до вирішення цієї проблеми шляхом використання тросових безпілотних літальних апаратів (тБПЛА). Основна ідея полягає в створенні мережі, де тБПЛА будуть підтримувати постійне живлення та передачу даних завдяки тросу, який з’єднує їх з наземною станцією (НС). Такий підхід дозволить уникнути втрати зв’язку з тБПЛА під час підзарядки, що забезпечить неперервний моніторинг та контроль. Докладно розглядається концепція підключення тБПЛА до НС за допомогою спеціального тросу, який одночасно подає електроенергію і передає дані. Такий підхід дозволяє безперервно живити тБПЛА та отримувати від них важливу інформацію без необхідності їхнього сильного обмеження через підзарядку. Живлення через трос дозволить тБПЛА залишати зону покриття мережі без сигналу лише на короткий час, наприклад, під час технічного обслуговування та ремонту. Порівняльний аналіз проводиться між тБПЛА і безпілотниками без прив’язки до тросу (БмПЛА). Оцінюються переваги та недоліки кожного підходу з огляду на їхню продуктивність та можливості підтримання безперервного зв’язку в умовах обмеженої енергії. Також проводиться детальний аналіз потенційних застосувань технології, включаючи сценарій Монте-Карло, де розглядається продуктивність тБПЛА та БмПЛА в умовах різного роду покриття. Результати моделювання свідчать, що тБПЛА з тросом довжиною 120 метрів може забезпечити до 30% збільшення ймовірності охоплення в порівнянні з БмПЛА. Розглядаються виклики, які виникають у контексті реалізації запропонованої моделі, а також майбутні напрямки досліджень, які можуть сприяти подальшому розвитку цієї інноваційної технології.
Ключові слова: безпілотний літальний апарат, безпілотний неприв’язаний літальний апарат, тросовий безпілотний літальний апарат, базові станцції, наземна станція, макробазові станції.
Розширена анотація англійською мовою
This article explores the possibility of implementing a network based on 6G mobile communication technology, which is currently in active development and creation. However, a significant issue in this context is the limited battery capacity of unmanned aerial vehicles (UAVs), which significantly restricts their capabilities and productivity. Such limitations in power supply lead to UAVs having to regularly land for recharging, resulting in interrupted missions. This article proposes a new approach to address this problem by using tethered unmanned aerial vehicles (tUAVs). The main idea is to establish a network where tUAVs are continuously powered and data is transmitted through a tether that connects them to a ground station (GS). This approach would allow avoiding the loss of connectivity with tUAVs during recharging, ensuring uninterrupted monitoring and control. A detailed examination is carried out regarding the concept of connecting tUAVs to the GS using a specialized tether that simultaneously provides power and transmits data. Powering through the tether would enable tUAVs to leave the network coverage area without a signal only for a short time, such as during maintenance and repairs. A comparative analysis is conducted between tUAVs and untethered UAVs (uUAVs). The advantages and disadvantages of each approach are assessed in terms of their productivity and the ability to maintain continuous communication in conditions of limited energy. A comprehensive analysis of potential applications of the technology is also undertaken, including a Monte Carlo scenario that examines the performance of tUAVs and uUAVs in various coverage scenarios. The modeling results indicate that tUAVs with a 120-meter tether can provide up to a 30% increase in coverage probability compared to uUAVs. Finally, the article discusses the challenges arising in the context of implementing the proposed model, as well as future research directions that may contribute to further development of this innovative technology.
Keywords: UAV – unmanned aerial vehicle, uUAV – unmanned untethered vehicle, tUAV – tethered unmanned aerial vehicle, BS – base stations, GS – ground station, MBS – macro base stations.
