استقرار بهینه پهپادها بمنظور بهبود عملکرد شبکه در محیط شهری

Abstract

در سال‌های اخیر با افزایش کاربرد پرنده‌های هدایت‌پذیر از راه دور (پهپاد)، ایستگاه‌های پایه مبتنی بر پهپاد، جهت برقراری ارتباطات سریع و مقرون به صرفه با توجه به پرهزینه و وقت‌گیر بودن ساخت ایستگاه‌های پایه زمینی، به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این پژوهش به بررسی استقرار پهپادها به عنوان ایستگاه‌های هوا-پایه یا نقاط دسترسی می‌پردازد که در شرایط افزایش تقاضای شبکه و حفره‌های پوشش‌دهی در زیرساخت‌های موجود زمینی، ارائه خدمات بی‌سیم به کاربران، و بهبود کارایی شبکه در محیط‌ شهری را برعهده دارد. از این‌رو، سه هدف طراحی حداقل تعداد پهپاد، موقعیت بهینه استقرار و تخصیص بهینه توان ارسال پهپاد مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای تحقق این اهداف، روش بهینه‌سازی ازدحام ذرات مبتنی بر نسبت سیگنال به نویز به علاوه تداخل (SINR) پیشنهاد شده است؛ و با بهره‌برداری از فرم بسته تخصیص بهینه توان و SINR حاصل، روش مبتنی بر PSO پیشنهادی، دستیابی به مکان پهپاد را به‌صورت نسل به نسل بهینه می‌کند. در ادامه، روش مقدار دهی اولیه مبتنی بر خوشه بندی k-means برای بهبود عملکرد روش پیشنهادی، و روشی جهت کاهش توان ارسال کل پهپادها بیان شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان‌می‌دهد که با به‌دست آمدن ارتفاع بهینه پهپادها، 38% بهبود در SINR دریافتی کاربران نسبت به ارتفاع‌ اولیه خواهیم داشت.