क्वाड्रोकॉप्टर वाई-फाई नेटवर्क की तेजी से तैनाती की एक विधि के रूप में

इससे पहले हमारे प्रकाशनों में, हम बार-बार दूरसंचार में quadrocopters के उपयोग के विषय को उठा चुके हैं। इस विषय पर कई मामले अध्ययन हमारे ब्लॉग पर दिखाई दिए हैं।

हालाँकि, आज हम वायरलेस नेटवर्क के आयोजन में कोपर्स के उपयोग पर ध्यान देंगे। यह एक से अधिक बार कहा गया है और मुझे याद है कि फेसबुक ड्रोन की मदद से ग्रह के चारों ओर इंटरनेट वितरित करने जा रहा था। उन्होंने बचाव कार्य मंत्रालय में ड्रोन का उपयोग करने की भी योजना बनाई, उदाहरण के लिए, जब विभिन्न बचाव कार्यों या अन्य कार्यक्रमों का आयोजन करते हुए अल्पकालिक रेडियो कवरेज का आयोजन किया जाता है। सामान्य तौर पर, उन सभी स्थितियों में जिनमें वायरलेस नेटवर्क की तेजी से तैनाती की आवश्यकता होती है।

इस सामग्री में, मैं विदेशी विशेषज्ञों का एक अध्ययन प्रस्तुत करना चाहूंगा, जो स्पष्ट रूप से एक अभिगम बिंदु के रूप में ड्रोन अभिनय के साथ एक प्रयोग के परिणामों को प्रदर्शित करता है।

प्रयोग उपकरणों की कार्यप्रणाली और विशेषताओं के बारे में

इंटेल गैलीलियो बोर्ड का उपयोग सिस्टम के मुख्य तत्व के रूप में किया गया था। बोर्ड 32-बिट इंटेल क्वार्क SoC x 1000 सीपीयू पर आधारित है जिसकी घड़ी आवृत्ति 400 मेगाहर्ट्ज है। प्रयुक्त सॉफ्टवेयर लिनक्स क्वार्क 3.19.8 yocto-standard था। पॉवर सोर्स 10400 mAh की बैटरी है, जो गैलीलियो को 15 घंटे तक की बैटरी लाइफ प्रदान करने में सक्षम है। एक इंटेल डुअल बैंड वायरलेस-एसी 7260 कार्ड पीसीआई एक्सप्रेस पोर्ट के माध्यम से गैलीलियो बोर्ड से जुड़ा था। कार्ड 867 Mbit / s तक के डेटा ट्रांसफर दर प्रदान करने में सक्षम है। यह कई वाई-फाई मानकों (802.11a / b / g / n / ac) पर काम करता है। 5 dBi के लाभ के साथ दो बाहरी एंटेना कार्ड से जुड़े थे। गैलिलियो बोर्ड, बैटरी और पूरे एंटीना भाग का कुल वजन 340 ग्राम था।

प्रयोग का पहला चरण ड्रोन को कवर करने की सैद्धांतिक क्षमताओं का अध्ययन करना था। गणना रेडियो प्रसार मॉडल का उपयोग करके किया गया था: "फ्री स्पेस" और मॉडल "वायरलेस इनिशिएटिव न्यू रेडियो" -WINNER A1।

इन मॉडलों का उपयोग करते हुए, वाई-फाई के कई संस्करणों के अपलिंक और डाउनलिंक के लिए अनुमानित अधिकतम प्रसार रेंज की गणना की गई थी। इसके अलावा, हमने एक वाई-फाई नेटवर्क के मध्यवर्ती नोड के रूप में गैलीलियो बोर्ड के प्रदर्शन को मापा।

प्रयोग वायरलेस एक्सेस पॉइंट के संचालन के दो तरीकों पर आधारित था। पहला - "इन्फ्रास्ट्रक्चर" - अधिकांश वाणिज्यिक वाई-फाई नेटवर्क में लागू किया गया है। इस मोड में, पहुंच बिंदु केंद्रीय संचार नोड नेटवर्क पर डिवाइस को जोड़ने और इंटरनेट के प्रवेश द्वार के रूप में सेवा करने के लिए है। इस मोड में, एक्सेस पॉइंट सभी नेटवर्क प्रबंधन कार्यों का ध्यान रखता है।

दूसरा मोड एड-हॉक है। यह कोई कम सामान्य नहीं है और यह एक जाल नेटवर्क है, जहां पहुंच बिंदुओं में से कोई भी केंद्रीय नहीं है। सभी नोड्स समान हैं और प्रत्येक होस्ट या राउटर के कार्यों को लेता है। Ad-Hoc नोड एक तथाकथित मोबाइल नेटवर्क (Mobile Ad-hoc NETwork - MANET) बनाने के लिए आगे बढ़ सकता है। इस मोड का लाभ यह है कि चलती डिवाइसों के दौरान नोड्स के बीच कनेक्शन को गतिशील रूप से बदला जा सकता है। लेकिन इस तरह के नेटवर्क का प्रभावी संचालन नेटवर्क नोड्स के बीच एक पैकेट देने के लिए जिम्मेदार रूटिंग एल्गोरिदम पर बहुत अधिक निर्भर कर सकता है। नेटवर्क टोपोलॉजी की गतिशील प्रकृति के कारण, नोड्स के बीच पथ की "लागत" को समय-समय पर सर्वोत्तम पथ खोजने के लिए पुनर्गठित किया जाना चाहिए।

परीक्षणों के लिए, दो अतिरिक्त उपकरण नेटवर्क से जुड़े थे। नेटवर्क नोड्स दो लैपटॉप थे जिसमें लिनक्स उबंटू ओएस और वाई-फाई कार्ड IEEE 802.11 a / b / g / n था। इंटेल सेंट्रिनो एडवांस-एन 6230 वायरलेस कार्ड के साथ एक लैपटॉप प्राप्त पक्ष पर स्थापित किया गया था, और दूसरी तरफ एक इंटेल ड्यूल बैंड 3160 कार्ड के साथ एक लैपटॉप स्थापित किया गया था। इंटेल गैलिलियो बोर्ड, जो एपी मोड (इन्फ्रास्ट्रक्चर मोड) में काम करता है, या एक के रूप में। ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच मध्यवर्ती नोड्स (एड-हॉक)। पिछले डिवाइस में, बैटमैन रूटिंग प्रोटोकॉल का उपयोग किया गया था, जिसने खुद को अच्छी तरह से साबित कर दिया है। नेटवर्क मेट्रिक्स iPerf3 का उपयोग करके प्राप्त किए गए थे। इस प्रयोग में, निम्न मापदंडों के साथ नेटवर्क नोड्स के बीच एक निरंतर गति के साथ संचरण का उपयोग किया गया था: संचरण अवधि - 30 सेकंड; हस्तांतरण दर: 1, 3, 5, 7, 9, 11 एमबीपीएस; पैकेट का आकार: 512 और 1024 बाइट्स।

एक वास्तविक वायु नेटवर्क के मापदंडों को निम्न योजना के अनुसार मापा गया था:



X अक्ष के साथ दो टर्मिनल धीरे-धीरे एक दूसरे से दूर जा रहे थे। बिंदुओं पर, नेटवर्क बैंडविड्थ को एक iPerf3 नेटवर्क विश्लेषक का उपयोग करके मापा गया था, और एक रोहड और श्वार्ज FSH3 स्पेक्ट्रम विश्लेषक का उपयोग करके अधिकतम सिग्नल स्तर मापा गया था। क्वाडकॉप्टर 10 और 20 मीटर की ऊंचाई पर लटका था, जिस पर माप किए गए थे। तो ड्रोन देखा:

कार्रवाई का दायरा

जैसा कि हमने प्रयोग में उल्लेख किया है, संचार रेंज को मापा गया था और "फ्री स्पेस" रेडियो तरंग प्रसार मॉडल और विजेता डी 1 मॉडल के अनुसार गणना की गई थी। फ्रिस फॉर्मूला का उपयोग तब किया जाता है जब ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच रेडियो सिग्नल की लंबाई की गणना उनके बीच की बाधाओं की अनुपस्थिति में की जाती है।

इस मॉडल का उपयोग केवल उस क्षेत्र में फ़ील्ड की गणना करते समय किया जाता है, गणना सूत्र के अनुसार की जाती है:



विजेता D1 एक स्टोचस्टिक मॉडल है। यह वायरलेस चैनल में घाटे को ध्यान में रखता है। यह सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:



इसमें, अनिश्चित अक्षर चर में निम्नलिखित मान A = 21.5, B = 44.2 और C = 20 हैं।

गणना में, अपलिंक और डाउनलिंक के लिए ट्रांसमीटर शक्ति को 20 डीबीएम (100 मेगावाट) माना गया था। संचार रेंज की गणना IEEE 802.11 मानकों के विभिन्न संस्करणों के लिए की गई थी। नीचे दी गई तालिका डाउनलिंक (डाउनलिंक) और अपलिंक (अपलिंक) के लिए गणना परिणाम दिखाती है। गणनाओं में, यह माना गया था कि यूएवी 10 मीटर की ऊंचाई पर है।
एक वास्तविक प्रयोग में, प्राप्त सिग्नल के स्तर का अनुमान लगाया गया था। जब विमान 10 मीटर की ऊँचाई पर चल रहा होता है, तो नीचे दिया गया आंकड़ा बुनियादी ढाँचा संचालन मोड (बाएं) और एड-हॉक मोड (दाएं) की दूरी के आधार पर संकेत स्तर दिखाता है।



एक ही प्रायोगिक डेटा लेकिन 20 मीटर की ऊंचाई पर ड्रोन के संचालन के लिए:



परिणाम सैद्धांतिक और व्यावहारिक मूल्यों के बीच एक ध्यान देने योग्य अंतर दिखाते हैं। वे कई अतिरिक्त कारकों के कारण होते हैं। हालांकि, सामान्य तौर पर, प्राप्त सिग्नल का स्तर एड-हॉक में प्राप्त सिग्नल की तुलना में बहुत अधिक है। आंकड़े बी और डी कम मापा नियंत्रण बिंदु दिखाते हैं, क्योंकि केवल उन मापों को दर्ज किया गया था जो तब प्राप्त हुए थे जब यूएवी दो टर्मिनल उपकरणों के बीच एक मध्यवर्ती बिंदु के रूप में संचालित था। लैपटॉप के ट्रांसमीटर और रिसीवर को सीधे जोड़ने से प्राप्त परिणामों पर ध्यान नहीं दिया गया। दूसरे शब्दों में, जब एंडपॉइंट के बीच की दूरी 60 मीटर (10 मीटर की ड्रोन ऊंचाई के लिए) या 80 मीटर (20 मीटर की ऊंचाई के लिए) से कम थी, तो क्वाडकॉप्टर ने एड-हॉक मोड में एक मध्यवर्ती उपकरण के रूप में कार्य नहीं किया।

डेटा दर

ऑपरेशन के इन्फ्रास्ट्रक्चर मोड और अधिकतम थ्रूपुट के संदर्भ में एड-हॉक मोड के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए, iPerf का उपयोग समापन बिंदुओं के बीच पैकेट चलाने के लिए किया गया था। पहले माप प्रयोगशाला स्थितियों में किए गए थे। संचालन के कई तरीकों में मापा गति और 512 और 1024 बाइट्स के पैकेट।



निम्नलिखित माप वास्तविक परिस्थितियों में किए गए थे। इंफ्रास्ट्रक्चर की गति एड-हॉक नेटवर्क की गति से अधिक है।

10 मीटर की ऊंचाई पर ड्रोन का संचालन करते समय इन्फ्रास्ट्रक्चर मोड ऑफ ऑपरेशन (बाईं ओर) और एड-हॉक मोड (दाईं ओर):



एक ही प्रायोगिक डेटा लेकिन 20 मीटर की ऊंचाई पर ड्रोन के संचालन के लिए:



802.11 मानक के संस्करण के आधार पर अधिकतम वाई-फाई डेटा ट्रांसफर दर भिन्न होती है। यह मुख्य रूप से मॉडुलन विधियों, चैनल की चौड़ाई, स्थानिक धाराओं की संख्या, कोडिंग और प्रसार स्पेक्ट्रम विधियों द्वारा निर्धारित किया जाता है।

प्रश्न में प्रयोग के लिए अधिकतम प्राप्य गति नीचे दी गई है:



दूरी बढ़ने से संचार की गुणवत्ता प्रभावित होती है। बदले में, यह नेटवर्क कार्ड को अधिक रूढ़िवादी मॉड्यूलेशन तरीकों का सहारा लेने और डेटा ट्रांसफर दरों को कम करने के लिए मजबूर करता है। इंफ्रास्ट्रक्चर मोड में, उच्च संचरण गति का सामना करना संभव है।

ऊपर, प्रयोगों के दौरान, यह स्पष्ट रूप से दिखाया गया था कि वायरलेस स्वचालित रूप से कॉन्फ़िगर किए गए जाल नेटवर्क को स्कैन करने के लिए quadrocopters का उपयोग करते समय क्या अवसर खुलते हैं। संचार प्रौद्योगिकियों और मानव रहित हवाई वाहनों के विकास के साथ, नेटवर्क के निर्माण के ऐसे तरीके को विकसित करने के लिए कई गुना अधिक अवसर होंगे