Gerenciamento de interfaces para prover comunicação heterogênea em redes compostas por múltiplos UAVs
Resumo
Manter a conectividade em voo entre múltiplos UAVs e um grande desafio técnico. Porém, muitas vezes, isso se torna indispensável para o sucesso das tarefas e alcance dos objetivos de uma missão. Nesse contexto, visando ampliar a confiabilidade na entrega de mensagens, o presente artigo propõe um sistema gerenciador de interfaces capaz de prover uma comunicação heterogênea em redes multi-UAVs. Esse sistema é constituído por uma arvore de decisão que, a partir de parâmetros sensoriados dinamicamente pelo meio (vazão da rede, RSSI e SNR), escolhe qual interface de comunicação emprega uma maior confiabilidade nas conexões disponíveis. Cenários de simulação foram gerados utilizando as ferramentas NS-3 e SUMO, empregando o gerenciador com as interfaces IEEE 802.11n 2.4 GHz e 802.11p 5 GHz. A performance do gerenciador e avaliada em termos de vazão de rede, quantidade de pacotes enviados/recebidos, RSSI, intensidade de ruído recebido e a relação sinal-ruido. Em comparação ao desempenho obtido pelas interfaces aplicadas de forma homogênea, o gerenciador de interfaces proposto apresentou uma menor flutuação de desempenho na vazão, mesmo variando as classes de acesso das mensagens a serem enviadas (AC BE, AC BK, AC VI, AC VO). Isso implicou em maiores taxas de vazão da rede, maior quantidade de pacotes recebidos, menor quantidade de pacotes perdidos e uma melhor relação sinal-ruído, contribuindo para obtenção de conexões mais estáveis.
Referências
J. Scherer, B. Rinner, S. Yahyanejad, S. Hayat, E. Yanmaz, T. Andre, A. Khan, V. Vukadinovic, C. Bettstetter,and H.Hellwagner. “An Autonomous Multi-UAV System for Search and Rescue,” Proceedings of the First Workshop on Micro Aerial Vehicle Networks, Systems, and Applications for Civilian Use - DroNet ’15, pp. 33–38, 2015[Online].Available: http://dl.acm.org/citation.cfm?doid=2750675.2750683.
D. Jiang and L. Delgrossi, “IEEE 802.11p: Towards an international standard for wireless access in vehicular environments,” IEEE Vehicular Technology Conference, pp. 2036–2040, 2008.
IEEE 802.11p, “IEEE Standard for Information technology– Local and metropolitan area networks– Specific requirements– Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 6: Wireless Access in Vehicular Environments,” IEEE Std 802.11p-2010 (Amendment to IEEE Std 802.11-2007 as amended by IEEE Std 802.11k-2008, IEEE Std 802.11r-2008, IEEE Std 802.11y-2008, IEEE Std 802.11n-2009, and IEEE Std 802.11w-2009), pp. 1–51, 2010.
T. Watanabe, J. Takahashi, and Y. Tobe, “Investigation of an algorithm to maximize the information observed by multiple autonomous UAVs,” in 2017 IEEE SENSORS, 2017, pp. 1–3.
J. H. Park, S. C. Choi, J. Kim, and K. H. Won, “Unmanned Aerial System Traffic Management with WAVE Protocol for Collision Avoidance,” International Conference on Ubiquitous and Future Networks, ICUFN, vol. 2018-July, pp. 8–10, 2018.
K. P. Hui, D. Phillips, and A. Kekirigoda, “Beyond line-of-sight range extension in contested environments with OPAL using autonomous unmanned aerial vehicles,” 2017 27th International Telecommunication Networks and Applications Conference, ITNAC 2017, vol. 2017-Janua, pp. 1–5, 2017.
I. Bekmezci, O. K. Sahingoz, and Temel, “Flying Ad-Hoc Networks (FANETs): A survey,” Ad Hoc Networks, vol. 11, no. 3, pp. 1254–1270, 2013.
Y. Saleem, M. H. Rehmani, and S. Zeadally, “Integration of Cognitive Radio Technology with Unmanned Aerial Vehicles,” J. Netw. Comput. Appl., vol. 50, no. C, pp. 15–31, 2015. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.1016/j.jnca.2014.12.002.
E. Yanmaz, S. Hayat, J. Scherer, and C. Bettstetter, “Experimental performance analysis of two-hop aerial 802.11 networks,” in Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), 2014 IEEE. IEEE, 2014, pp. 3118–3123.
Menegol, “Multi-Agent Coordination Applied to UAVs.” 2018.
B. A. Lima, C. H. O. O. Quevˆ, R. L. Gomes, and J. C. Jr, “Improving the Communication of Heterogeneous Vehicular Networks through Clusterization,” pp. 1–6, 2018.
M. Erdelj, M. Krl, and E. Natalizio, “Wireless Sensor Networks and Multi-UAV Systems for Natural Disaster Management,” Comput.https://doi.org/10.1016/j.comnet.2017.05.021
A. Sayyed, G. M. de Araujo, J. P. Bodanese, and L. B. Becker, “Dual-stack single-radio communication architecture for UAV acting as a mobile node to collect data in WSNs,” Sensors (Switzerland), vol. 15, no. 9, pp. 23 376–23 401, 2015.
I. Bekmezci, I. Sen, and E. Erkalkan, “Flying Ad Hoc Networks (FANET) Test Bed Implementation,” 2015 7th International Conference on Recent Advances in Space Technologies (RAST), pp. 665–668, 2015.
V. Sharma, M. Bennis, and R. Kumar, “UAV-Assisted Heterogeneous Networks for Capacity Enhancement,” IEEE Communications Letters, vol. 20, no. 6, pp. 1207–1210, 2016.
X. Lei and S. H. Rhee, “A new backoff scheme with collision detection for IEEE 802.11p vehicular networks,” IEEE Vehicular Technology Conference, vol. 2017-Septe, pp. 1–5, 2018.
R. S. Yokoyama, B. Y. L. Kimura, and E. dos Santos Moreira, “An architecture for secure positioning in a UAV swarm using RSSI-based distance estimation,” ACM SIGAPP Applied Computing Review, vol. 14, no. 2, pp. 36–44, 2014. [Online]. Available: http://dl.acm.org/citation.cfm?doid=2656864.2656867
S. P. Yamaguchi and F. Karolonek, “Autonomous Position Control of Multi-Unmanned Aerial Vehicle Network Designed for Long Range Wireless Data Transmission,” Proceedings of the 2017 IEEE/SICE International Symposium on System Integration, vol. 7, pp. 5–10, 2017.
B. Y. Chang, Y. C. Chen, and L.-c. Wang, “Design and Implementation of UAV-enabled Flying Access Points,” pp. 3–4, 2018.
