한국통신학회논문지 (The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences)

한국통신학회 (The Korean Institute of Commucations and Information Sciences)
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무선 전술 데이터 네트워크에서 소형 무안항공기를 이용한 연결성 약화 지역 탐색 기법

A Searching Technique of the Weak Connectivity Boundary using Small Unmanned Aerial Vehicle in Wireless Tactical Data Networks

  • 이진 (경희대학교 전자전파공학과 통신연구실) ;
  • 송주빈 (경희대학교 전자전파공학과 통신연구실)
  • 투고 : 2011.11.15
  • 심사 : 2012.01.18
  • 발행 : 2012.01.31
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초록

최근에 전술 무기의 첨단화, 무인화 및 네트워크화에 따라서 무선 전술 데이터 네트워크의 생존성은 매우 중요하다. 본 논문에서는 무선 전술 데이터 네트워크에서 저고도 소형 무인항공기를 이용한 네트워크의 연결성 약화지역을 탐색하는 기법을 제안하였다. 본 논문에서는 간단한 polling 접속 기능을 갖는 소형 무인항공기를 사용하여 무선 전술 데이터 네트워크의 노드들과 접속을 통하여 네트워크의 형태를 파악하고, 파악된 네트워크 그래프를 라플라스 매트릭스로 변환한다. 변환된 라플라스 매트릭스의 eigenvalue를 찾아내는 방법에 기초하여 서브 네트워크를 정의하고 약화된 eigenvalue의 집합을 통하여 네트워크의 연결성 약화지역을 탐색하는 알고리즘을 제안하였다. 하나의 UAV를 사용한 경우 좁은 네트워크 및 광범위 네트워크의 연결성 약화지역을 제안 알고리즘을 사용하여 탐색 가능하였다. 제안된 알고리즘으로 탐색된 약화지역의 노드에 UAV 링크로 중계 기능을 한 경우, 성형 네트워크 및 MST(Minimum Spanning Tree) 알고리즘에 의한 네트워크와 비교하여 스루풋 성능이 우수함을 검증하였다. 본 기법은 무선 전술 네트워크의 연결성을 보장하는 기법에 적용 될 수 있을 것으로 기대된다.

Since tactical robots are going to be grown and tactical data communications will be more network-centric, the reliability of wireless tactical data networks is going to be very important in the future. However, the connectivity of such wireless tactical data networks can be extremely uncertain in practical circumstances. In this paper, we propose a searching technique to find out the weak boundary area of the network connectivity using a small UAV(unmanned aerial vehicle) which has a simple polling access function to wireless nodes on the ground in wireless tactical data networks. The UA V calculates the network topology of the wireless tactical data networks and coverts it to the Lapalcian matrix. In the proposed algorithm, we iteratively search the eigenvalues and find a minimum cut in the network resulting in finding the weak boundary of the connectivity for the wireless tactical data networks. If a UAV works as a relay nodes for the weak area, we evaluate that the throughput performance of the proposed algorithm outperforms star connection method and MST(minimum Spanning Tree) connection method. The proposed algorithm can be applied for recovering the connectivity of wireless tactical data networks.

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참고문헌

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