Projeto de Trajetória para Minimização do Tempo de Conclusão em Multicast Habilitado por UAVs

Este artigo estuda um sistema de multicast habilitado por veículo aéreo não tripulado (VANT), onde um VANT é despachado para disseminar um arquivo comum para um conjunto de terminais terrestres (GTs). Nosso objetivo é projetar a trajetória do VANT para minimizar o tempo de conclusão da missão, garantindo que cada GT recupere com sucesso o arquivo com uma probabilidade alta desejada. O problema formulado é não convexo e difícil de ser resolvido em sua forma original. Portanto, primeiro derivamos um limite inferior efetivo para a probabilidade de recuperação bem-sucedida do arquivo de cada GT. O problema é então reformulado em uma forma mais tratável, onde a trajetória do VANT precisa ser projetada apenas para garantir a restrição de tempo de conexão mínima com cada GT, durante a qual a distância entre eles está abaixo de um certo limite. Mostramos que, sem perda de optimalidade, a trajetória do VANT consiste apenas em segmentos de linha conectados, os quais podem ser obtidos determinando o conjunto ótimo de pontos de passagem, assim como a velocidade do VANT ao longo do caminho que conecta os pontos de passagem. Propomos esquemas eficientes para o design dos pontos de passagem com base em um novo conceito de posicionamento de estação base virtual e aplicando otimização convexa. Além disso, para pontos de passagem fixos, a velocidade ótima do VANT é obtida de forma eficiente resolvendo um problema de programação linear. Resultados numéricos mostram que o multicast habilitado por VANT com design de trajetória otimizada alcança ganhos de desempenho significativos em relação a outros esquemas de referência.