Обзор морских коммуникаций с использованием БПЛА: вопросы развертывания, применения и будущие вызовы

Морская деятельность представляет собой важную область экономического роста, в которой появляются различные сценарии применения морского Интернета вещей, такие как интеллектуальные порты, автономная навигация и системы мониторинга океана. Ключевым фактором развития этой перспективной экосистемы является обеспечение широкополосного, надежного беспроводного покрытия с малой задержкой для постоянно увеличивающегося числа судов, буев, платформ, датчиков и исполнительных устройств. В связи с этим интеграция беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в морские коммуникации добавляет воздушное измерение к беспроводной связности, расширяя возможности существующих развертываний, которые в основном опираются на береговые базовые станции с ограниченной зоной покрытия и спутниковые линии связи с высокой задержкой. Учитывая потенциал беспроводных коммуникаций с использованием БПЛА, в данном обзоре представлено современное состояние исследований в области морских коммуникаций с использованием БПЛА, которые, как правило, основываются как на традиционных методах оптимизации, так и на подходах с применением машинного обучения. В частности, рассматриваются соответствующие архитектуры сетей на базе БПЛА и роль их структурных компонентов. Затем анализируются решения с использованием БПЛА для физического уровня, управления ресурсами, а также облачных и периферийных вычислений и кэширования в морской среде; решения классифицируются по целевым показателям эффективности. Кроме того, поскольку БПЛА характеризуются гибкостью развертывания и высокой способностью к изменению позиции, подробно рассматриваются исследования по оптимизации траекторий БПЛА для морских приложений. Для освещения текущего состояния развертывания таких систем в реальных условиях представлены экспериментальные исследования морских коммуникаций с использованием БПЛА и приведены сведения о реализации. Наконец, сформулирован ряд важных нерешенных вопросов в области морских коммуникаций с использованием БПЛА, связанных с интеграцией достижений сетей шестого поколения (6G). К числу будущих задач относятся аспекты физического уровня, схемы неортогонального множественного доступа, радикально новые парадигмы обучения для роев БПЛА, а также беспилотных надводных и подводных...