Определение минимального количества БЛА для построения защищённой опорной сети связи

Конышев Василий Юрьевич – студент кафедра Систем управления, информатики и электроэнергетики Московского авиационного института (национального исследовательского университета.

Аннотация: В статье поднимается вопрос, какое минимальное количество БЛА необходимо для построения защищённой опорной сети. В работе представлен расчёт минимального количества БЛА в условиях мирного и военного времени.

Ключевые слова: количество БЛА, мирное время, военное время, протокол AODV.

В последнее годы очень стремительно появляются новые варианты использования беспилотных технологий. Одним из таких вариантов является обеспечение сотовой связью в условиях отсутствующей или разрушенной инфраструктуры из-за природных и техногенных катастроф. Для ликвидации их последствий необходимо оперативное развертывание систем связи.

Исходя из расчётов частотно-территориального пла­нирования, один БЛА с установленным ретранслятором в своей зоне об­служивания может обеспечивать устойчивость к интерференционным помехам и связь до 1000 абонентов, при этом, находясь на расстоянии до 9 километров от других летательных аппаратов. Сигнал стандартного ретранслятора стабильно принимается на расстоянии до 45 км при прямой видимости [1].

При построении опорной сети связи на базе БЛА важна конфиденциальность и безопасность передаваемой информации, как в мирное, так и в военное время. Существует несколько способов защиты сети от взломов:

  1. Правильно располагать точки доступа, чтобы они обеспечивали только нужное территориальное покрытие, и оно не выходило за контролируемую территорию. Это возможно достигнуть настройкой мощности передачи сигнала или применением специальной аппаратуры для контроля распространения сигнала.
  2. Применять современные алгоритмы шифрования.

Расчёт количества БЛА напрямую зависит от условий и времени их применения. Для того чтобы в мирное время покрыть территорию 3000 км2 устойчивой связью в среднем на 2 часа, минимально понадобится 4 беспилотных летательных аппаратов. При необходимости работы более 2 часов, количество беспилотников увеличивается в 2 раза, для последовательной смены БЛА, отправляющихся на подзарядку (рисунок 1).

1

Рисунок 1. Схема построения группировки БЛА.

Для обеспечения связи в военное время кардинально меняется схема полётов беспилотных летательных аппаратов для защиты от сбития. БЛА строятся в квадрат со сторонами 8 км (рисунок 2). Дроны находятся постоянно в движении и постоянно меняют свою траекторию относительно координат углов квадрата. Благодаря этому они способны обеспечивать между собой устойчивую связь. При этом количество дронов увеличивается в разы, так как возможен выход из строя одного или нескольких из них.

2

Рисунок 2. Схема покрытия зоны с минимальным числом БЛА.

Для функциональной работы стоит использовать протокол AODV, который основан на сборе и распространении информации о состоянии сети, благодаря которой каждый БЛА может построить модель текущего состояния сети в виде формального описания графа. Имея такой граф, любой БЛА может вычислить кратчайший путь до всех адресатов в сети, что позволяет с минимальной задержкой восстанавливать маршруты в случае разрушения одной из связей.

Существует определённый минус при использовании лёгких БЛА в виде носителя ретранслятора– зависимость от погодных условий, таких как ско­рость ветра свыше 15 м/с или обледенение. Эти факторы уменьшают высоту полёта, что ведет к сокращению площади покрытия.

При использовании ударных БЛА в качестве ре­трансляторов ограниченный ресурс канала передачи данных делится между передачей данных телеуправления и ретрансляции сигналов связи, что затрудняет работоспособность. Также при увеличении количества каналов ретрансляции, увеличиваются мас­согабаритные показатели, что приводит к увеличению требова­ний по грузоподъёмности БЛА [2].

На данный момент не существует БЛА, предназначенных только для реализации всех потенциальных возможностей разме­щения ретрансляторов радиосигнала, что является большой проблемой. Создание подобной техники увеличило бы в разы удобство развёртывания, функциональность и надёжность использования опорной сети связи на базе БЛА.

Список литературы

  1. Чертова О.Г., ЧировД.С. Построение опорной сети связи на базе малоразмерных беспилотных летательных аппаратов с отсутствием наземной инфраструктур [Электронный ресурс] // URL: https://cyberleninka.ru/article/n/postroenie-opornoy-seti-svyazi-na-baze-malorazmernyh-bespilotnyh-letatelnyh-apparatov-s-otsutstviem-nazemnoy-infrastruktury/viewer.
  2. Михалёв О.А., Галимов А.Ф. Анализ беспилотных авиационных систем в качестве потенциальной платформы для размещения ретранслятора радиосигнала в интересах системы связи МО РФ. [Электронный ресурс] // URL: https://function.mil.ru/files/morf/Sbornik_dokladov_konferencii_bla.pdf.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail