Perencanaan Bersama Koridor Penerbangan dan Infrastruktur Komunikasi untuk Jaringan Logistik Drone Perkotaan

Kerangka combinatorial multi-armed bandit berbasis resiproksitas kanal untuk penempatan base station dan optimasi koridor UAV secara bersama

Yingjie He; Yikang Wang; Zhenyu Gao· 2026· DOI 10.48550/arXiv.2607.23989

Masalah inti

Jaringan urban air mobility (UAM), khususnya logistik drone, memerlukan konektivitas nirkabel yang andal di lingkungan perkotaan padat. Infrastruktur komunikasi pendukung untuk koridor penerbangan UAM harus direncanakan dengan cermat agar operasi berjalan lancar. Namun, sebagian besar penelitian yang ada mengoptimalkan infrastruktur komunikasi dan jalur penerbangan UAV secara terpisah, yang sering kali menyebabkan penempatan base station (BS) yang tidak perlu atau pengalihan rute penerbangan yang berlebihan. Makalah ini membahas optimasi bersama penempatan BS dan koridor penerbangan UAV di lingkungan perkotaan yang kompleks. Tujuannya adalah meminimalkan investasi infrastruktur dan jarak penerbangan sekaligus memenuhi batasan kualitas komunikasi. Penulis mengusulkan CR-CMAB, kerangka combinatorial multi-armed bandit berbasis resiproksitas kanal, untuk menyelesaikan masalah perencanaan bersama ini. Studi ini menawarkan perspektif perencanaan yang praktis untuk penerapan UAM yang hemat biaya dan andal secara komunikasi di kota pintar masa depan.

Penulis melakukan studi kasus terperinci di lingkungan perkotaan yang kompleks untuk mengevaluasi kinerja CR-CMAB. Hasilnya menunjukkan bahwa CR-CMAB melampaui metode baseline dalam hal biaya infrastruktur maupun jarak penerbangan. Secara spesifik, CR-CMAB menghasilkan BS yang ditempatkan lebih strategis dan koridor penerbangan yang lebih pendek dibandingkan pendekatan optimasi terpisah. Waktu komputasi yang dibutuhkan CR-CMAB moderat, sehingga praktis untuk penerapan di dunia nyata. Perbandingan kuantitatif menunjukkan bahwa CR-CMAB mengurangi jumlah BS yang dibutuhkan dengan selisih yang signifikan sekaligus mempertahankan batasan kualitas komunikasi. Koridor penerbangan juga dipersingkat, sehingga mengurangi konsumsi energi dan biaya operasional untuk logistik drone.

Jaringan urban air mobility (UAM), khususnya logistik drone, memerlukan konektivitas nirkabel yang andal di lingkungan perkotaan padat. Infrastruktur komunikasi pendukung untuk koridor penerbangan UAM harus direncanakan dengan cermat agar operasi berjalan lancar. Namun, sebagian besar penelitian yang ada mengoptimalkan infrastruktur komunikasi dan jalur penerbangan UAV secara terpisah, yang sering kali menyebabkan penempatan base station (BS) yang tidak perlu atau pengalihan rute penerbangan yang berlebihan. Makalah ini membahas optimasi bersama penempatan BS dan koridor penerbangan UAV di lingkungan perkotaan yang kompleks. Tujuannya adalah meminimalkan investasi infrastruktur dan jarak penerbangan sekaligus memenuhi batasan kualitas komunikasi. Penulis mengusulkan CR-CMAB, kerangka combinatorial multi-armed bandit berbasis resiproksitas kanal, untuk menyelesaikan masalah perencanaan bersama ini. Studi ini menawarkan perspektif perencanaan yang praktis untuk penerapan UAM yang hemat biaya dan andal secara komunikasi di kota pintar masa depan.

Kerangka CR-CMAB terdiri atas tiga komponen utama: (1) konstruksi radio map berfidelitas tinggi menggunakan 3D ray tracing, (2) pencarian combinatorial multi-armed bandit (CMAB) yang sadar cakupan untuk memilih kombinasi BS, dan (3) perluasan ruang pencarian secara dinamis dengan mengidentifikasi lokasi BS yang menjanjikan melalui resiproksitas kanal.

Studi ini menyoroti pentingnya optimasi bersama dalam perencanaan jaringan UAM. Dengan merencanakan koridor penerbangan dan infrastruktur komunikasi secara bersama, CR-CMAB menghindari jebakan optimasi terpisah, seperti penempatan BS yang berlebihan dan pengalihan rute yang tidak perlu. Penggunaan resiproksitas kanal untuk memandu pencarian CMAB merupakan inovasi kunci yang memungkinkan eksplorasi ruang solusi secara efisien. Kemampuan kerangka ini memperluas ruang pencarian secara dinamis memastikan lokasi BS yang menjanjikan tidak terlewatkan. Hasilnya menunjukkan bahwa CR-CMAB dapat memberikan solusi yang hemat biaya dan andal secara komunikasi untuk penerapan UAM di kota pintar masa depan. Namun, studi ini terbatas pada satu studi kasus; pekerjaan selanjutnya dapat memperluas evaluasi ke berbagai skenario perkotaan dan mempertimbangkan pola lalu lintas yang dinamis. Selain itu, dampak interferensi dari sistem nirkabel lain dapat diselidiki lebih lanjut.

Praktisi dan peneliti ilmu komputer

Membuka konten member…