Optimización de trayectoria energéticamente eficiente para comunicaciones celulares habilitadas por UAV basada en seguridad de capa física
Autores: Yuan, Ziwei; Yang, Yanping; Wang, Dong; Ma, Xiaoping
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Optimización de trayectoria energéticamente eficiente para comunicaciones celulares habilitadas por UAV basada en seguridad de capa física
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Celular
Vehículos aéreos no tripulados
Comunicación
Eficiencia energética
Seguridad
Optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) habilitados para redes celulares de baja altitud proporcionan plataformas suplementarias potenciales para asistir en la comunicación cooperativa aire-tierra. Este documento investiga un esquema de interacción de información de seguridad conjunta para una red habilitada por VANT, que involucra las complejas restricciones de planificación de trayectoria tridimensional, optimización de la eficiencia energética promedio y seguridad en la capa física. Específicamente, al modelar el VANT y la Estación Terrestre (GS) como fuentes de transmisión, definimos la Eficiencia Energética (EE) segura como la relación entre la tasa total de secreto y el consumo de energía de todo el sistema. Luego, para lograr una comunicación segura y eficiente en energía en escenarios de espionaje, formulamos el problema de optimización como la maximización de la EE segura de enlace ascendente/enlace descendente del sistema, sujeto a las restricciones de movilidad del VANT y la potencia de transmisión permitida. Para este problema no convexo altamente acoplado, se propone una solución compuesta de programación fraccionaria conjunta, optimización alterna, método de bisección y método de punto interior para obtener la EE alcanzable. El análisis de simulación y rendimiento dio las conclusiones de que la optimización conjunta de la trayectoria y la asignación de potencia es capaz de maximizar la EE segura de la información. Además, la EE segura aumenta con el incremento de la potencia de transmisión promedio, que finalmente tiende a estabilizarse.
Descripción
Los vehículos aéreos no tripulados (VANT) habilitados para redes celulares de baja altitud proporcionan plataformas suplementarias potenciales para asistir en la comunicación cooperativa aire-tierra. Este documento investiga un esquema de interacción de información de seguridad conjunta para una red habilitada por VANT, que involucra las complejas restricciones de planificación de trayectoria tridimensional, optimización de la eficiencia energética promedio y seguridad en la capa física. Específicamente, al modelar el VANT y la Estación Terrestre (GS) como fuentes de transmisión, definimos la Eficiencia Energética (EE) segura como la relación entre la tasa total de secreto y el consumo de energía de todo el sistema. Luego, para lograr una comunicación segura y eficiente en energía en escenarios de espionaje, formulamos el problema de optimización como la maximización de la EE segura de enlace ascendente/enlace descendente del sistema, sujeto a las restricciones de movilidad del VANT y la potencia de transmisión permitida. Para este problema no convexo altamente acoplado, se propone una solución compuesta de programación fraccionaria conjunta, optimización alterna, método de bisección y método de punto interior para obtener la EE alcanzable. El análisis de simulación y rendimiento dio las conclusiones de que la optimización conjunta de la trayectoria y la asignación de potencia es capaz de maximizar la EE segura de la información. Además, la EE segura aumenta con el incremento de la potencia de transmisión promedio, que finalmente tiende a estabilizarse.