Diseño de Infraestructura de Comunicación para Operaciones Confiables de UAV en Corredores de Movilidad Aérea
Autores: Kabashkin, Igor; Iskakov, Duman; Topilskiy, Roman; Tlepiyeva, Gulnar; Sultanov, Timur; Sansyzbayeva, Zura
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño de Infraestructura de Comunicación para Operaciones Confiables de UAV en Corredores de Movilidad Aérea
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Vehículos aéreos no tripulados
Movilidad aérea urbana
Infraestructura de comunicación
Estrategias de despliegue de repetidores de radio
Rendimiento de fiabilidad
Redundancia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La integración de vehículos aéreos no tripulados (VANT) en sistemas de movilidad aérea urbana (MAU) requiere una infraestructura de comunicación confiable y continua para garantizar la seguridad, el control y la continuidad de los datos dentro de los corredores aéreos designados. Este documento propone y evalúa cuatro estrategias de despliegue de repetidores de radio para apoyar la comunicación robusta de VANT en entornos urbanos: Estrategia 1 con cobertura de radio no superpuesta, Estrategia 2 con zonas de cobertura completamente superpuestas, Estrategia 3 con redundancia alternante entre pares de repetidores y Estrategia 4 con duplicación completa de la cobertura superpuesta. Se emplea un enfoque de modelado de Markov en tiempo continuo para cuantificar la disponibilidad de comunicación bajo diferentes cargas de tráfico y condiciones de falla. Las estrategias se evalúan en función de los requisitos de infraestructura, el rendimiento de confiabilidad y la idoneidad para geometrías de corredor segmentadas y no lineales. Los resultados muestran que aumentar la redundancia mejora significativamente la confiabilidad: por ejemplo, la indisponibilidad del canal cae del 35% bajo la Estrategia 1 (sin redundancia) a menos del 0.5% bajo la Estrategia 4 (duplicación completa). La Estrategia 3 logra un rendimiento equilibrado, manteniendo la indisponibilidad por debajo del 1% con aproximadamente un 50% menos de recursos que la Estrategia 4. Un estudio de caso en el distrito Greenline de Astana, Kazajistán, ilustra la aplicación práctica del marco, demostrando cómo las estrategias de despliegue híbrido pueden abordar diferentes demandas operativas y ambientales. Los resultados muestran que aumentar la redundancia mejora significativamente la disponibilidad, siendo la Estrategia 3 la que ofrece el equilibrio más eficiente entre confiabilidad y uso de recursos. La metodología propuesta proporciona una base escalable para diseñar sistemas de comunicación de VANT resilientes que apoyen las operaciones futuras en el espacio aéreo urbano.
Descripción
La integración de vehículos aéreos no tripulados (VANT) en sistemas de movilidad aérea urbana (MAU) requiere una infraestructura de comunicación confiable y continua para garantizar la seguridad, el control y la continuidad de los datos dentro de los corredores aéreos designados. Este documento propone y evalúa cuatro estrategias de despliegue de repetidores de radio para apoyar la comunicación robusta de VANT en entornos urbanos: Estrategia 1 con cobertura de radio no superpuesta, Estrategia 2 con zonas de cobertura completamente superpuestas, Estrategia 3 con redundancia alternante entre pares de repetidores y Estrategia 4 con duplicación completa de la cobertura superpuesta. Se emplea un enfoque de modelado de Markov en tiempo continuo para cuantificar la disponibilidad de comunicación bajo diferentes cargas de tráfico y condiciones de falla. Las estrategias se evalúan en función de los requisitos de infraestructura, el rendimiento de confiabilidad y la idoneidad para geometrías de corredor segmentadas y no lineales. Los resultados muestran que aumentar la redundancia mejora significativamente la confiabilidad: por ejemplo, la indisponibilidad del canal cae del 35% bajo la Estrategia 1 (sin redundancia) a menos del 0.5% bajo la Estrategia 4 (duplicación completa). La Estrategia 3 logra un rendimiento equilibrado, manteniendo la indisponibilidad por debajo del 1% con aproximadamente un 50% menos de recursos que la Estrategia 4. Un estudio de caso en el distrito Greenline de Astana, Kazajistán, ilustra la aplicación práctica del marco, demostrando cómo las estrategias de despliegue híbrido pueden abordar diferentes demandas operativas y ambientales. Los resultados muestran que aumentar la redundancia mejora significativamente la disponibilidad, siendo la Estrategia 3 la que ofrece el equilibrio más eficiente entre confiabilidad y uso de recursos. La metodología propuesta proporciona una base escalable para diseñar sistemas de comunicación de VANT resilientes que apoyen las operaciones futuras en el espacio aéreo urbano.