Gateway Positioning in Flying Networks

Abstract

Nos últimos anos, o uso de Veículos Aéreos Não Tripulados (UAVs) para uma infinidade de aplicações, tanto civis como militares, tem aumentado. Como eles apresentam capacidade de operarem praticamente qualquer lugar, a capacidade de pairar sobre o solo e sua crescente capacidade de transportar carga tornaram-os plataformas perfeitas para o transporte de nós de comunicação abordo. Existe um interesse crescente em UAVs no contexto de Redes Voadoras (FNs), tanto para estabelecer novas redes de comunicações ou reforçar conexões existentes, quanto para permitir o acesso de banda larga à internet em Eventos Temporários Lotados (TCEs). No entanto, a alta mobilidade inerente aos UAVs leva a frequentes alterações na topologia da rede, o que, por sua vez, pode causar quebra das ligações entre os UAVs, aumentando a dificuldade em garantir a Qualidade de Serviço (QoS) esperada pelos utilizadores da rede.Um problema que surge com a implementação de FNs é a quantidade total de tempo que os UAVs podem permanecer operacionais, pois os UAVs possuem baterias com capacidade limitada,cuja energia pode ser consumida rapidamente, pois é necessária para comunicações e movimento.Para ligar a FN à Internet, é necessário uma Gateway (GW), que pode ser implementada numUAV. Assim, é importante garantir o posicionamento óptimo do GW UAV para obter o desempenho máximo da rede. Na literatura, algumas soluções foram propostas para o posicionamento dos UAVs que atuam como Pontos de Acesso (APs); no entanto, o problema do posicionamento do GW UAV ainda não foi estudada com profundidade. Como o desempenho global da rede pode ser aprimorado se o GW UAV puder permanecer operacional pelo máximo tempo possível, o desenvolvimento de uma solução de posicionamento do GW UAV, por forma a garantir o desempenho máximo da rede e sensível à eficiência energética constitui o foco desta dissertação. Esta dissertação terá como foco o problema de um posicionamento eficiente do GW UAV do ponto de vista energético, mas, mantendo a cobertura aos restantes nós da rede. De forma a abordar este problema, será desenvolvido um algoritmo para o posicionamento não estacionário do GW UAV.Over the past few years the usage of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) for a myriad of applications, both civil and military, has increased. As they present capability to operate in virtually anywhere, the ability to hover over the ground, and their increasing capacity to carry cargo, has made them perfect platforms for the transport of on board communications nodes.There has been an increasing interest in UAVs in the context of Flying Networks (FNs), either to establish communication networks or reinforce telecommunications infrastructures and enable the broadband access to the Internet in Temporary Crowded Events (TCEs). However, the high mobility inherent to UAVs leads to frequent changes in the network topology, which in turn may cause connection disruptions between the UAVs, increasing the difficulty of meeting the Quality of Service (QoS) expected by the network's users.An additional problem that raises with the implementation of FNs is the total amount of time that UAVs can remain operational, as they have batteries with limited capacity, whose energy can be drained quite quickly, as it is required for both communications and movement.To connect the FN to the Internet a Gateway (GW) is required, and it can be implemented in a UAV. Thus, it is important to ensure the optimal placement of the GW UAV in order to achieve maximum network performance. In the literature, some solutions have been proposed for the placement of the UAVs that act as Access Points (APs); however, the issue of the GW UAV placement has not been studied with the desired depth. As the overall network performance can be improved if the GW UAV remains operational for the maximum amount of time, the development of an energy efficiency-aware a placement solution of the GW UAV, in order to maximize the network performance is the scope dissertation.This dissertation will focus on the issue of an energy-efficient placement of the GW UAV while maintaining coverage for the remaining nodes of the network. To tackle this issue an algorithm to the non-stationary placement of the GW UAV will be developed

    Similar works