Применение гиперграфов при построении сетей связи пятого поколения для гражданской авиации

Развитие сетей 5G предъявляет серьёзные требования к эффективному управлению и обслуживанию разнообразных сетевых структур в условиях постоянно изменяющейся сетевой среды. Важной задачей является обеспечение централизованного управления радиоресурсами через различные технологии радиодоступа (multi-RAT), что требует использования сложных абстракций для представления характеристик и состояния радиосетей. Без этих абстракций невозможно полноценно использовать возможности увеличения плотности и мощности сетей, что критично для достижения целей 5G. В авиационной отрасли была разработана сеть 5G, базирующаяся на концепции Multi-Rat, которая представляет собой упрощённую модель гетерогенной сверхплотной сети (HUDN). Эта модель значительно улучшает эффективность использования полосы пропускания и способствует быстрому росту объёма данных в сетях пятого поколения. Плотное размещение малых сот в рамках HUDN приводит к увеличению интерференции между сотами, что делает важным разработку эффективных алгоритмов для распределения ресурсов и ассоциации пользователей для минимизации помех и оптимизации производительности сети. Проблемы HUDN включают сложность оптимизации ресурсов из-за взаимосвязанности распределения ресурсов и ассоциации пользователей, требуя при этом простых, но эффективных решений. В этой работе рассматривается использование теории гиперграфов для моделирования сложных взаимосвязей и решения проблем распределения ресурсов в HUDN. Анализ местоположения аэронавигационных сигналов показывает, что оптимальный диапазон частот для базовых станций 5G в аэропортах составляет 4.6-4.8 ГГц. Внедрение сетей 5G в таких чувствительных зонах, как аэропорты, требует тщательного учета всех аспектов безопасности и согласования с регулирующими органами. Также был рассмотрен процесс передачи данных между базовыми станциями 5G во время посадки самолёта. Используя Python и среду разработки PyCharm, были созданы модели для определения необходимого количества базовых станций и их радиуса действия для обеспечения надёжного соединения. Библиотеки numpy, matplotlib и scipy использовались для математических расчётов и визуализации данных, что позволило моделировать процесс приземления самолёта и переключения соединения между базовыми станциями. В завершение исследования было обсуждено использование 5G в гражданской авиации, подчеркивая необходимость учёта взаимодействия новых частот с существующими системами.