드론 떼 자기 조직화 네트워크란??
Drone Swarm Self-Organizing Network는 다수의 드론과 다수의 지상 관제소를 위한 새롭고 효과적인 솔루션 기술입니다..
드론 떼는 각 드론이 송신기이자 수신기 역할을 하며 다른 드론의 전송을 위한 중계기 역할도 할 수 있는 자체 구성 네트워크입니다..
군집드론 자가조직 네트워크란 이 네트워크에서, 각 드론은 송신기이자 수신기입니다., 다른 드론이 전송하는 중계 역할도 할 수 있습니다..
이 네트워크에는 중앙 제어 노드가 없습니다., 각 노드는 동일합니다.. 분산형 네트워크입니다. 드론이 너무 멀리 비행하거나 기타 이유로 신호가 끊기는 경우, 자동으로 네트워크 연결이 끊어집니다, 네트워크의 다른 드론은 영향을 받지 않습니다.. 새로운 드론이 네트워크 가까이로 날아갈 때, 승인을 받으면 자동으로 네트워크에 참여할 수 있습니다..
Drone Swarm Self-Organizing Network의 배경.
드론 기술의 발달로, 통신 기술, 네트워크 기술, 드론의 활용 범위가 점점 더 넓어지고 있다. 적용 분야는 산업 등 다양한 군사 및 민간 부문으로 확대되었습니다., 농업, 원격 측정, 검사, 비상 대응, 소방, 그리고 군사작전. 군사 영역에서는, 무인 공중 전투 플랫폼은 미래에 중요한 전투력이 될 준비가 되어 있습니다. 다중 무인기 협동 전투는 드론 전투 응용 분야에서 중요한 추세가 될 것으로 예상됩니다., 전쟁에서 점점 더 중요한 역할을 수행. 분산 및 분산 IP 네트워크, Ad Hoc 기술 기반, 다중 무인기 협동 전투를 위한 통신 기반 역할을 합니다.. 이 네트워크는 신속한 대화형 정보 공유를 촉진할 수 있습니다., 협업 인식 활성화, 처리, 의사결정, 그리고 공격 행동, 이를 통해 드론의 생존성과 전반적인 전투 효율성을 크게 향상시킵니다..
UAV 통신 네트워킹의 발전 추세는 Ad Hoc 기술을 기본 네트워크 아키텍처로 기반으로 할 것입니다.. 미국. 국방부는 이미 이러한 개발 동향에 대해 구체적으로 설명했습니다. “무인항공기 개발 로드맵” 이르면 출시 2005 다음 판에서 이러한 개발 추세를 반복적으로 강조했습니다.. 미국이 그러는 이유. 군대에서는 Ad Hoc 기술을 적용하면 여러 UAV가 신속하게 분산형을 형성할 수 있다는 점을 매우 중요하게 생각합니다., 센터리스 멀티홉 라우팅 릴레이 자가 구성 기능을 갖춘 자가 구성 네트워크, 자기 회복, 그리고 높은 파괴 방지 능력, UAV 그룹의 감지 범위를 대폭 확장, UAV 그룹의 협력적 인식 및 정보 공유 능력을 효과적으로 향상시킵니다., 이를 통해 협력적 처리 능력을 향상시킵니다., 협력적 의사결정, 그리고 합동 파업. 미국. 군대는 수년 동안 이 분야의 응용 연구를 선도해 왔습니다.. TTNT와 단순화된 진화 버전인 QNT는 Ad Hoc 기술과 IP 아키텍처를 기반으로 한 전술 데이터 링크입니다.. 네트워킹 규모 측면에서 우수한 기술 및 전술적 성능을 보유하고 있습니다., 전송 속도, 전송 지연, 네트워크 확장성, 및 간섭 방지, 강력한 전투협조능력을 형성하고 전투스타일을 대폭 확대한다.. 관련 정보에 따르면 이 두 가지 유형의 데이터 링크가 UAV 조정에 적용되었음을 보여줍니다., 공대지 조정, 항공기-미사일 조정, 미사일-미사일 조정, X47B 착륙, 및 UAV 공중급유.
Ad Hoc 기술은 자기 조직화 네트워크 기술이라고 합니다., 이 기술을 기반으로 한 다중 UAV 통신 네트워크를 UAV 자체 구성 네트워크라고 합니다.. 거의에도 불구하고 20 국내 과학연구자들의 다년간의 연구와 실천, 실용적인 UAV 자체 구성 네트워크 응용 시스템이 거의 없습니다.. 도전 과제는 다음과 같습니다:
- 먼저, 네트워크는 매우 동적인 분산 특성을 가지고 있습니다.. 네트워크 토폴로지는 끊임없이 변화합니다., 채널 자원의 분산 할당과 경로의 신속한 발견 및 설정에 대한 중요한 과제를 제기합니다..
- 둘째, 무선 채널 자원에 제한이 있습니다. MAC 프로토콜과 라우팅 프로토콜은 최소한의 제어 오버헤드로 채널 자원의 활용률을 높여야 합니다., 노드의 늦은 진입과 동적 퇴출을 고려하여 무선 채널 자원의 동적 할당을 효과적으로 지원합니다..
- 셋째, 데이터 전송 서비스 품질 보장 (QoS) 결정적이다. 다중 홉 자체 구성 네트워크에서 MAC 프로토콜 및 라우팅 프로토콜의 설계를 최적화하려면 전송 지연에 대한 다양한 서비스 요구 사항을 해결해야 합니다., 전송 속도, 및 전송 패킷 오류율. 다중 매개변수 및 다중 목표 최적화 조건에서 채널 리소스의 동적 할당 및 전송 경로 최적화 선택을 달성하는 것은 어려운 작업입니다..
- 마지막으로, 전투 응용 분야에서 전자기 환경의 복잡성은 중요한 관심사입니다.. 특히 고의적인 간섭이 있는 전자적 대응 환경에서, 통신 링크 품질의 저하는 UAV 자체 구성 네트워크의 전반적인 성능에 큰 영향을 미칩니다.. 이를 위해서는 전자기 간섭을 처리할 수 있는 물리 계층 통신 파형과 데이터 링크 계층 MAC 프로토콜이 필요합니다..
통신 파형은 일반적으로 확산 스펙트럼과 같은 간섭 방지 기술을 활용합니다. (주파수 호핑, 직접 확산) 또는 지능형 주파수 선택, 통신 링크 품질을 보장하는 강력한 오류 수정 코딩 기능과 함께. 물리 계층 통신 파형은 전자기 환경을 감지할 수 있어야 합니다., MAC 프로토콜은 채널 자원을 인식해야 합니다., 라우팅 프로토콜은 네트워크 토폴로지를 이해해야 합니다.. 적절한 간섭 방지 기술 설계 및 구현, 채널 자원 할당 전략, 그리고 이러한 이해를 바탕으로 한 라우팅 전략이 필수적입니다..
드론 자가 조직화 네트워크의 핵심 기술은 UAV 통신 네트워킹 측면을 강조해야 한다, 애플리케이션 계층의 페이로드 작업 구성 요소 제외.
첫 번째 측면은 물리 계층 통신 파형과 관련된 간섭 방지 기술입니다.. UAV 자체 구성 네트워크의 군사 응용 분야용, 복잡한 전자기 환경을 탐색하는 것이 필수적입니다, 적의 방해를 피하다, 또는 효과적인 의사소통을 보장하기 위해 의사소통에 대한 간섭의 부정적인 영향을 완화합니다.. 통신에서의 간섭 방지 기술은 주로 확산 스펙트럼 기술과 적응형 주파수 선택 방법을 포함합니다.. 확산 스펙트럼에는 주파수 호핑과 같은 전통적인 간섭 방지 전략이 포함됩니다., 직접 시퀀스 확산 스펙트럼, 그리고 스프레드 호핑. 본질적으로, 주파수 호핑은 네트워크의 모든 무선국이 특정 의사 무작위 패턴을 기반으로 미리 결정된 호핑 시퀀스에 따라 통신 캐리어 주파수를 동기적으로 변경하는 것과 관련됩니다., 방해와 간섭을 방지하는 데 도움이 됩니다.. 적응형 주파수 선택은 인지 무선 기술을 사용하여 간섭을 식별하고 지정된 후보 주파수 지점에서 실시간으로 통신 품질을 평가합니다.. 현재 주파수에 간섭이 발생하여 통신 품질이 저하되는 경우, 간섭이 없는 최고 품질의 주파수로 신속하게 전환할 수 있습니다.. 자체 구성 네트워크 시스템용, 광대역 고속 주파수 호핑을 구현하려면 반송파 동기화와 같은 문제를 해결해야 합니다., 비트 동기화, 완전히 연결된 네트워크의 일반적인 프레임 동기화, 멀티 홉 시나리오에서 완전한 네트워크 시간 동기화 및 주파수 호핑 패턴 동기화를 달성합니다., 기술적으로 어려운 일이다. 적응형 주파수 선택에 관하여, 후보 주파수의 통신 품질을 실시간으로 평가하는 방법과 간섭 발생 시 전체 네트워크를 최적의 통신 성능을 갖춘 주파수로 신속하고 동기적으로 전환하는 방법을 결정하는 것은 드론 자체 구성 네트워크를 군사 애플리케이션에 배치하기 전에 해결해야 하는 중요한 기술입니다..
두 번째 측면은 매체 액세스 제어입니다. (맥) 데이터 링크 계층 내의 프로토콜. 드론 자가 조직 네트워크의 맥락에서, 여기에는 분산 알고리즘을 활용하여 중앙 조정 노드에 의존하지 않고 각 노드에 적절한 채널 리소스를 신속하고 동적으로 할당하는 작업이 포함됩니다.. 목표는 모든 노드가 제한된 채널 자원에 공정하고 효율적으로 접근할 수 있도록 보장하는 것입니다., 낮은 대기 시간과 같은 목표 달성, 높은 신뢰성, 높은 처리량. 이는 드론 자가 조직 네트워크가 해결해야 하는 중대한 과제이자 중요한 기술을 나타냅니다..
세 번째 측면은 네트워크 계층의 라우팅 프로토콜과 관련이 있습니다.. UAV 자체 구성 네트워크에서 노드의 빠른 이동으로 인해 네트워크 토폴로지가 지속적으로 변경됩니다.. 따라서, 빠른 라우팅 알고리즘 설계, 효율적인, 확장 가능, 그리고 적응력은 필수적입니다. 이 알고리즘은 빠른 네트워크 액세스와 같은 특성을 가져야 합니다., 신속한 라우팅 전환, 신속한 수렴, 최소한의 제어 오버헤드. 이러한 과제를 극복하는 것은 UAV 자체 구성 네트워크의 성공에 필수적입니다..
네번째, 서비스 품질 (QOS) 과학 기술. 현재 많은 자체 구성 네트워크 라디오 방송국이 크로스 레이어 설계 접근 방식을 사용하여 개발되었습니다.. MAC 및 라우팅 프로토콜 생성, 물리 계층의 신호 강도 표시 및 비트 오류율과 같은 요소가 활용됩니다., 전송 계층의 QOS 및 혼잡 제어 기술 통합과 함께. 추가적으로, 전력 적응과 같은 다양한 적응 기술, 변조 적응, 코딩 적응, 및 속도 적응 - 지연과 관련된 다양한 서비스 요구 사항을 충족하기 위해 사용됩니다., 비율, 그리고 패킷 손실.
1. 임시 기술 설명
소개
무선 임시 네트워크, 일반적으로 Ad-Hoc 네트워크라고 불리는 것은 미국 DARPA가 주도하는 군사 통신의 다양한 패킷 네트워크 응용 프로그램에서 등장했습니다.. 결국 그들은 현재 Ad-Hoc 네트워크로 알려진 네트워크로 발전했습니다., IETF에서는 이를 MANET으로 지정합니다. (모바일 Ad Hoc 네트워크).
Ad Hoc 네트워크는 모든 노드가 동일한 지위를 갖는 독특한 유형의 무선 이동 통신 네트워크입니다., 중앙 제어 노드의 필요성 제거, 혼란에 대한 강한 회복력을 보여줍니다.. 네트워크의 각 노드는 표준 모바일 장치의 일반적인 기능을 수행할 뿐만 아니라 메시지를 중계하는 기능도 보유하고 있습니다.. 소스 노드와 대상 노드가 서로의 직접 통신 범위를 벗어난 경우, 중간 노드를 통해 메시지를 라우팅하여 정보를 교환할 수 있습니다.. 어떤 경우에는, 통신에는 여러 개의 중개 노드가 필요할 수 있습니다., 이는 메시지가 최종 목적지에 도달하기 위해 여러 홉을 거쳐야 함을 의미합니다.. 이러한 특성은 Ad Hoc 네트워크를 다른 이동 통신 시스템과 구별합니다.. Ad Hoc 네트워크 내의 노드는 계층화된 네트워크 프로토콜과 분산 알고리즘의 공동 노력을 통해 자체 구성 및 운영을 달성합니다..
주요 특성
분산 및 분산: 모든 라디오 방송국은 동일한 중요성을 갖고 있습니다., 그리고 중앙 허브가 없습니다. 노드는 안정성을 손상시키지 않고 네트워크에 자유롭게 들어가거나 나갈 수 있습니다..
멀티홉 릴레이: 승인된 라디오 방송국은 자동으로 중계 기능을 수행할 수 있습니다., 네트워크 범위 강화.
적응형 토폴로지: 시스템은 동적 라우팅을 지원합니다., 네트워크 레이아웃이 자주 변경되는 스포츠 이벤트와 같은 환경에 이상적입니다..
IP 투명 통신: 이 시스템은 모든 데이터에 대해 IP 기반 전송을 가능하게 합니다..
대용량 전송: 다중 캐리어 접근 방식 활용, 다양한 유형의 정보를 처리할 수 있는 광대역 통신 채널을 제공합니다., 데이터 포함, 목소리, 이미지, 및 비디오.
2. 시각화된 Ad Hoc 네트워크 통신 시스템의 실제 사례 연구
- 적용 시나리오 요약
중국공산당 창건 100주년 기념 보고훈련이 특정 지역에서 진행됐다., 특수경찰 관계자 포함, 소방, 긴급구조, 민병대 예비군, 및 기타 관련 단위. 팀원들이 잘 조직되어 있었어요, 열렬한, 그리고 에너지가 넘친다. 통합된 지침에 따라 즉시 성능 단계로 전환했습니다.. 우리 회사는 안전한 통신을 보장하는 일을 담당했습니다., 사건에 대한 1인칭 시점을 실시간으로 관찰 지점에 전달. 우리는 이 과제를 완수했고 시범단으로부터 표창을 받았습니다..
(II) 시나리오 적용 요구사항
- 특수부대의 1인칭 시점 영상을 훈련 장소 지휘 데스크의 대형 화면으로 스트리밍;
- 기밀 유지 프로토콜로 인해, 비디오 데이터는 공용 네트워크를 통해 전송되어서는 안 됩니다.;
- 원활한 영상 전송 보장, 운동 내내 선명하고 안정적인 이미지로;
- 현장음향을 관측지점의 대형스크린에 실시간으로 중계.
(1) 기능적 특징
- 특정 비즈니스 요구 사항을 대상으로 함: 이 제품은 무장 경찰의 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다., 특수 경찰, 및 기타 관련 부서.
- 국가 표준을 준수합니다.: GB/T28181 프로토콜을 지원합니다..
- Beidou/GPS를 사용한 듀얼 모드 포지셔닝.
- 팀 커뮤니케이션을 위한 PTT 디지털 트렁킹 인터콤.
- 로컬 저장 용량 128GB, 최소한 연속 녹화가 가능합니다. 60 시간.
- 적외선 야간 투시 기능 내장, 빛 민감도에 따라 자동으로 주야간 모드 전환.
- 쉬운 설치: 무장경찰과 특수경찰을 위한 특수 벨크로 장착, 헬멧에 간단하게 부착 가능.
- 원버튼 작동: 사용 편의성을 고려한 설계, 장갑을 끼고 있어도.
- 원클릭 비상알람: 군인은 클릭 한 번으로 지휘 센터에 알릴 수 있습니다., 암호화된 알람 녹음 트리거.
- 듀얼 스트림 인코딩으로 VPN 암호화 통신 지원; 한 스트림은 명령 센터로 전송되고 다른 스트림은 로컬에 저장됩니다..
- China Mobile의 4G 네트워크와 호환 가능, 차이나유니콤, 그리고 차이나텔레콤.
- 실시간 영상 및 음성 인터콤 기능 제공.
(2) 명세서
(1) 기능적 특징
- 컴팩트 한 디자인, 웨어러블 또는 휴대용 사용에 이상적.
- IP 서비스의 양방향 전송을 가능하게 합니다., 음성과 영상을 포함한.
- 푸쉬투톡 지원 (PTT) 음성통신.
- 동적 라우팅 기능 포함, 네트워크 자체 구성 및 복구 가능.
- 내장 WiFi 지원 기능.
- 내장 GPS/Beidou 포지셔닝 기술 통합.
- 직렬 포트 투명 전송 기능 제공.
- 다중 장치 네트워킹을 촉진합니다., 최대 수용 가능 32 지속적인 중계를 위한 노드.
- 높은 대역폭과 처리량 제공, 최대 70Mbps의 IP 데이터 전송 속도가 가능한 무선 Ad Hoc 네트워크 포함.
- 유연한 네트워킹 허용; 메쉬 구조는 Point-to-Point 등 다양한 통신 모드를 지원합니다., 다중점 대 다중점, 사람 대 사람, 사람 대 차량, 그리고 차량 대 차량.
- 고유한 COFDM 변조 모드로 최적화된 변조 기술을 활용합니다., 탁월한 RF 침투 및 경로 회절 전송 성능 보장.
- 타사 IP 카메라를 RF 소스로 지원하고 자체 구성 네트워크 장치에 직접 연결하여 확장성을 제공합니다..
(2) 기술 사양
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