드론 떼 자기 조직화 네트워크

드론 떼 자기 조직화 네트워크란??

Drone Swarm Self-Organizing Network is a new and effective solution technology for multiple drones and multiple ground control stations.

A swarm of drones is a self-organizing network in which each drone is both a transmitter and a receiver and can also serve as a repeater for transmissions from other drones.

Swarm drone self-organizing network means that in this network, each drone is a transmitter and a receiver, and can also serve as a relay for other drones to transmit.

There is no central control node in this network, and each node is equal. It is a decentralized network. When a drone flies too far or loses signal for other reasons, it will automatically disconnect from the network, and other drones in the network will not be affected. 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, forming a strong combat coordination capability and greatly expanding the combat style. Relevant information shows that these two types of data links have been applied in UAV coordination, air-to-ground coordination, aircraft-missile coordination, missile-missile coordination, X47B landing, and UAV aerial refueling.

Ad hoc technology is referred to as self-organizing network technology, and the multi-UAV communication network based on this technology is known as UAV self-organizing network. Despite nearly 20 years of research and practice by domestic scientific researchers, there are few practical UAV self-organizing network application systems. The challenges are as follows:

• 먼저, the network has highly dynamic distributed characteristics. The network topology constantly changes, 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. Achieving dynamic allocation of channel resources and transmission route optimization selection under multi-parameter and multi-objective optimization conditions is a challenging task.
• Lastly, the complexity of the electromagnetic environment in combat applications is a significant concern. Particularly in an electronic countermeasure environment with deliberate interference, the degradation in communication link quality significantly impacts the overall performance of the UAV self-organizing network. This necessitates the physical layer communication waveform and the data link layer MAC protocol to be capable of handling electromagnetic interference.

The communication waveform typically utilizes anti-interference technologies like spread spectrum (주파수 호핑, direct spread) or intelligent frequency selection, 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, determining how to evaluate the communication quality of candidate frequencies in real-time and how to quickly and synchronously transition the entire network to the frequency with optimal communication performance in the event of interference are critical technologies that must be resolved before deploying drone self-organizing networks in military applications.

The second aspect is the Medium Access Control (맥) protocol within the data link layer. In the context of drone self-organizing networks, this involves utilizing a distributed algorithm to swiftly and dynamically allocate suitable channel resources to each node without relying on a central coordinating node. The aim is to ensure that all nodes can fairly and efficiently access the limited channel resources, achieving objectives such as low latency, 높은 신뢰성, and high throughput. This represents a significant challenge and a crucial technology that drone self-organizing networks must address.

The third aspect pertains to the routing protocol at the network layer. The rapid movement of nodes in UAV self-organizing networks leads to constant changes in network topology. 따라서, designing a routing algorithm that is fast, 효율적인, 확장 가능, and adaptable is essential. This algorithm should possess characteristics such as quick network access, rapid routing switching, swift convergence, and minimal control overhead. Overcoming these challenges is vital for the success of UAV self-organizing networks.

네번째, 서비스 품질 (QOS) 과학 기술. Many current self-organizing network radio stations have been developed with a cross-layer design approach. In creating the MAC and routing protocols, 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).
An Ad Hoc network is a unique type of wireless mobile communication network where all nodes hold equal status, eliminating the need for a central control node, and exhibiting strong resilience to disruptions. Each node in the network not only performs the functions typical of standard mobile devices but also possesses the capability to relay messages. When the source and destination nodes are outside each other’s direct communication range, they can still exchange information by routing messages through intermediary nodes. In some cases, communication may require multiple intermediary nodes, meaning the message must traverse several hops to reach its final destination. This characteristic distinguishes Ad Hoc networks from other mobile communication systems. The nodes within an Ad Hoc network achieve self-organization and operation through the collaborative efforts of layered network protocols and distributed algorithms.

주요 특성

Decentralized and distributed: Every radio station holds equal importance, and there is no central hub. Nodes can enter or exit the network freely without compromising its stability.

멀티홉 릴레이: Authorized radio stations can automatically perform relay functions, enhancing the network’s coverage.

Adaptive topology: The system supports dynamic routing, making it ideal for environments like sports events where the network layout frequently changes.

IP transparent communication: The system enables IP-based transmission for all data.

High-capacity transmission: Utilizing a multi-carrier approach, 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

1. 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) Requirements for Scenario Application

1. Stream the first-person perspective video from the special forces to the command desk’s large screen at the exercise location;
2. Due to confidentiality protocols, video data must not be transmitted over public networks;
3. Ensure smooth video transmission, with clear and stable images throughout the exercises;
4. Relay the on-site audio to the large screen at the observation point in real-time.

(1) 기능적 특징

1. Targeted for specific business needs: The product is designed to meet the requirements of armed police, special police, and other relevant departments.
2. Adheres to national standards: It supports the GB/T28181 protocol.
3. Dual-mode positioning with Beidou/GPS.
4. PTT digital trunking intercom for team communication.
5. Local storage capacity of 128GB, allowing for continuous recording for at least 60 시간.
6. 적외선 야간 투시 기능 내장, 빛 민감도에 따라 자동으로 주야간 모드 전환.
7. 쉬운 설치: 무장경찰과 특수경찰을 위한 특수 벨크로 장착, 헬멧에 간단하게 부착 가능.
8. 원버튼 작동: 사용 편의성을 고려한 설계, 장갑을 끼고 있어도.
9. 원클릭 비상알람: 군인은 클릭 한 번으로 지휘 센터에 알릴 수 있습니다., 암호화된 알람 녹음 트리거.
10. 듀얼 스트림 인코딩으로 VPN 암호화 통신 지원; 한 스트림은 명령 센터로 전송되고 다른 스트림은 로컬에 저장됩니다..
11. China Mobile의 4G 네트워크와 호환 가능, 차이나유니콤, 그리고 차이나텔레콤.
12. 실시간 영상 및 음성 인터콤 기능 제공.
    (2) 명세서

(1) 기능적 특징

1. 컴팩트 한 디자인, 웨어러블 또는 휴대용 사용에 이상적.
2. IP 서비스의 양방향 전송을 가능하게 합니다., 음성과 영상을 포함한.
3. 푸쉬투톡 지원 (PTT) 음성통신.
4. 동적 라우팅 기능 포함, 네트워크 자체 구성 및 복구 가능.
5. 내장 WiFi 지원 기능.
6. 내장 GPS/Beidou 포지셔닝 기술 통합.
7. 직렬 포트 투명 전송 기능 제공.
8. 다중 장치 네트워킹을 촉진합니다., 최대 수용 가능 32 지속적인 중계를 위한 노드.
9. 높은 대역폭과 처리량 제공, 최대 70Mbps의 IP 데이터 전송 속도가 가능한 무선 Ad Hoc 네트워크 포함.
10. 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.
11. 고유한 COFDM 변조 모드로 최적화된 변조 기술을 활용합니다., 탁월한 RF 침투 및 경로 회절 전송 성능 보장.
12. 타사 IP 카메라를 RF 소스로 지원하고 자체 구성 네트워크 장치에 직접 연결하여 확장성을 제공합니다..
    (2) 기술 사양