Исследовательские коллективы Томского политехнического университета, Катарского университета и катарского филиала Техасского университета A&M продвигают совершено новую концепцию применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для формирования и поддержки сетей связи пятого поколения (5G). Этот проект не только обещает улучшить устойчивость и производительность беспроводных сетей, но и предоставляет свежие решения для одной из главных проблем телекоммуникационной отрасли — повышения энергоэффективности и автономности оборудования.
Глобальное сотрудничество и вдохновляющие лидеры проекта
Инициатива Self-Energised UAV-assisted Communications for 5G Wireless Networks объединила экспертов из ведущих вузов мира. Руководителем международного коллектива стал профессор Налин Джаякоди, возглавляющий научно-образовательный центр «Автоматизация и информационные технологии» в ТПУ. Вместе с ним над этой амбициозной задачей трудится исследователь Таринду Перера, а также специалисты из Катара и США. Совместными усилиями они стремятся создать принципы работы БПЛА, способных самостоятельно обеспечивать себя энергией и служить надежным коммуникационным узлом для сетей 5G.
Инновационные принципы передачи энергии и данных
Одна из главных задач, которую ставили перед собой ученые — обеспечить длительный и бесперебойный полет дронов даже на значительных расстояниях, без необходимости частой дозаправки или подзарядки. Традиционные методы накопления и передачи энергии — например, за счет солнечной батареи или ветровых генераторов — зачастую увеличивают массу беспилотника, что негативно сказывается на его автономности. Новая система управления основана на нескольких современных технологиях: беспроводная передача энергии (Wireless Power Transfer, WPT), одновременная беспроводная передача информации и энергии (SWIPT), а также использование механизмов сбора энергии за счет самоинтерференции в полнодуплексных системах передачи данных.
Благодаря интеграции этих методов БПЛА становятся многофункциональными коммуникационными платформами, одновременно получающими энергию и обрабатывающими потоки информации. Это снижает вероятность перебоев в работе аппарата и позволяет использовать их в сложных и изменяющихся условиях. Дополнительная оптимизация мощности сигнала и чувствительности приемных устройств способствует энергосбережению и максимально долгому пребыванию БПЛА в воздухе.
Новые горизонты для сетей 5G и преимуществ беспилотников
Использование БПЛА в качестве промежуточных узлов связи дает сетям 5G уникальные преимущества. Одна из важнейших инноваций — работа в полнодуплексном режиме, при котором аппарат способен одновременно принимать и передавать данные, многократно увеличивая пропускную способность каналов связи. Такая архитектура позволяет дронам становиться временными базовыми станциями, обеспечивающими бесперебойную и высокоскоростную связь даже в самых труднодоступных или перегруженных зонах.
Профессор Налин Джаякоди отмечает, что успешная эксплуатация полнодуплексного режима ведет к более рациональному использованию спектральных ресурсов и заметному росту производительности сети. Если сравнивать новое решение с классическим полудуплексным каналом связи, дроны, использующие описанную технологию, работают значительно эффективнее и надежнее, предоставляя операторам мобильной связи дополнительные инструменты для быстрого развертывания и обслуживания инфраструктуры.
Современный взгляд на массовые мероприятия и безопасность
Инженер-исследователь Таринду Перера, комментируя итоги работы команды, подчеркивает: с ростом популярности интернета вещей особенно остро встает задача установления качественной и быстрой связи между удаленными мобильными узлами инфраструктуры. БПЛА и станции воздушного базирования становятся незаменимыми при организации крупных событий — от концертов до спортивных состязаний, где требуется мгновенная обработка огромных объемов данных для тысяч пользователей одновременно.
В числе преимуществ использования беспилотников — гибкость, мобильность и стоимость. В отличие от классических, стационарных наземных вышек, дроны могут быть моментально развернуты в новой точке, обеспечив надежную связь в экстренных случаях, при ликвидации последствий катастроф или в ходе спасательных операций. Усовершенствованная коммуникационная платформа на основе БПЛА — это возможность сделать города безопаснее, а качество обслуживания и информирования граждан — выше.
Международная поддержка и перспективы дальнейших исследований
Проект получил финансовую и организационную поддержку сразу от нескольких международных структур: индийского фонда SPARC, Министерства развития гуманитарных ресурсов Индии, Национального исследовательского фонда Катара, а также внутренней программы повышения конкурентоспособности ТПУ. Такая разносторонняя поддержка свидетельствует о высокой востребованности и перспективности новых разработок, а ваша разработка уже сейчас вызывает интерес у представителей телекоммуникационных компаний и научных институтов за пределами стран-участниц.
Успехи проекта Self-Energised UAV-assisted Communications for 5G Wireless Networks доказывают: командная работа ведущих мировых вузов способна значительно приблизить внедрение глобальных инноваций, которые станут основой для инфраструктуры будущего. Ученые уверенно смотрят в завтрашний день и видят потенциал применения полученных результатов далеко за пределами текущих отраслевых границ: дроны нового поколения способны не только улучшить качество связи, но и стать незаменимыми помощниками в самых разных сферах жизни общества.
От идей к реальности: шаг к технологическому будущему
Объединяя интеллектуальный и технологический потенциал Томского политехнического университета, Катарского университета и Техасского университета A&M в Дохе, международный коллектив ученых уверенно прокладывает путь к новым стандартам коммуникации, мобильности и доступности цифровых сервисов. Их работа вдохновляет на дальнейшие прорывы и подтверждает, что стремление к инновациям сегодня — залог процветания и безопасности завтрашнего дня.
Иллюстрация: схема предложенной системы, изображение авторов исследования
