In der heutigen, sich rasant entwickelnden Ära der Intelligenz und Autonomie sind unbemannte Systeme (wie UAVs, UGVs und USVs) zu einer entscheidenden Kraft in der Landesverteidigung, der Notfallvorsorge, der Industrie und der wissenschaftlichen Forschung geworden. Um eine Zusammenarbeit mehrerer Maschinen, Fernsteuerung und Echtzeit-Datenübertragung zu erreichen, ist die drahtlose Kommunikationsverbindung der Kern des Systems. Eine der repräsentativsten Technologien in diesem Bereich ist das Wireless Ad-Hoc-Netzwerk (WANET).

Ein Wireless Ad-Hoc-Netzwerk ist eine verteilte drahtlose Netzwerkarchitektur, die keine feste Basisstation oder einen zentralen Knoten benötigt. Alle Knoten können gleichzeitig als Terminals und Relais fungieren und durch Multi-Hop-Routing-Technologie eine automatische Informationsweiterleitung und dynamische Verbindung erreichen. Mit anderen Worten, das Netzwerk kann automatisch Kommunikationspfade basierend auf dem Hinzufügen, der Bewegung oder der Trennung von Knoten bilden, aufrechterhalten und reparieren und besitzt eine extrem hohe Flexibilität und Belastbarkeit.

Diese "selbstorganisierende und selbstheilende" Eigenschaft macht es ideal für den Einsatz in komplexen, unbekannten oder infrastrukturdefizitären Umgebungen für unbemannte Systeme, wie z. B. taktische Missionen, Katastrophenhilfe, Waldüberwachung und Grenzpatrouillen.

Bei UAV-Schwarmoperationen oder industriellen Missionen haben traditionelle Punkt-zu-Punkt-Verbindungen oft Schwierigkeiten, die dynamischen Kommunikationsanforderungen komplexer Umgebungen zu erfüllen. Wireless Ad-Hoc-Netzwerke erreichen durch die Zusammenarbeit mehrerer Knoten "Schwarmkommunikation" und bieten folgende wesentliche Vorteile:

Kooperative Steuerung mehrerer UAVs: Jedes UAV kann als Knoten fungieren und Standort-, Geschwindigkeits- und Missionsdaten in Echtzeit über das Ad-Hoc-Netzwerk austauschen, wodurch Formationsflug und Missionskoordination ermöglicht werden.

Langstrecken- und Non-Line-of-Sight (NLOS)-Übertragung: Daten können automatisch über Multi-Hop-Relais weitergeleitet werden, wodurch eine stabile Kommunikation auch dann aufrechterhalten wird, wenn sich einige UAVs hinter Hindernissen befinden.

Hohe Zuverlässigkeit und Störfestigkeit: Durch dynamische Routing- und Frequenzsprungmechanismen wählt das Netzwerk automatisch den optimalen Pfad in Störumgebungen aus und gewährleistet so ununterbrochene Befehls- und Videosignale.

Schneller Einsatz und Selbstheilung: Wenn ein Knoten offline geht oder beschädigt wird, rekonstruiert das Netzwerk automatisch den Pfad und gewährleistet so eine ununterbrochene Kommunikation.

In praktischen und industriellen Anwendungen, wie z. B. der Katastrophensuche und -rettung, der Geländekartierung, der Waldbrandverhütung und der Stromleitungsinspektion, sind Ad-Hoc-Netzwerke zu einer unverzichtbaren Kommunikationsunterstützung für Multi-UAV-Systeme geworden.

UGVs werden hauptsächlich für Stadtpatrouillen, Bergbauarbeiten, Gefechtsfeldaufklärung und Spezialeinsätze eingesetzt. Diese Szenarien beinhalten oft erhebliche Signalbehinderungen und komplexe Umgebungen, wodurch die herkömmliche Basisstationskommunikation unwirksam wird. Wireless Ad-Hoc-Netzwerke ermöglichen es UGVs, ein maschenartiges Kommunikationsnetzwerk am Boden zu bilden:

Ein Datenaustausch mit geringer Latenz zwischen den Fahrzeugen ist möglich und unterstützt die kollaborative Hindernisvermeidung, die Routenplanung und die Echtzeitsteuerung.

Die Langstreckenübertragung zwischen Fahrzeugen und der Kommandozentrale wird durch Multi-Hop-Relais erreicht, wodurch die Kommunikation auch dann aufrechterhalten wird, wenn Gebäude die Verbindung zwischen der Kontrollzentrale und dem Zielfahrzeug behindern.

Synchrone Übertragung von Video- und Telemetriedaten: Das Ad-Hoc-Netzwerk mit hoher Bandbreite kann gleichzeitig hochauflösende Videos und Steuersignale übertragen und so eine stabile Verbindung für unbemanntes Fahren und Fernbedienung bereitstellen.

Derzeit kombinieren Hochleistungs-Wireless-Ad-Hoc-Netzwerkprodukte (wie die IWAVE FDM-Serie) Software-Defined Radio (SDR) und Mesh-Selbstheilungsnetzwerktechnologie, um eine höhere Bandbreite (100 Mbit/s+), eine geringere Latenz (<20 ms) und eine stärkere NLOS-Leistung zu erzielen.

Die Konvergenz dieser Technologien ermöglicht es der Kommunikation unbemannter Systeme, sich von der "Einzelmaschinensteuerung" zur "Schwarmintelligenz" zu entwickeln und eine echte verteilte intelligente Zusammenarbeit zu erreichen.

In Zukunft wird die Wireless-Ad-Hoc-Netzwerktechnologie, ob in der Notfallkommunikation in Städten, in militärischen Aufklärungsnetzwerken oder in industriellen Roboterschwärmen und intelligenter Logistik, zu einem der Kernkommunikationsstandards für unbemannte Systeme werden.

Mit seinen autonomen Netzwerk-, Selbstheilungs- und dezentralen Eigenschaften bieten Wireless Ad-Hoc-Netzwerke sichere, effiziente und zuverlässige Kommunikationslösungen für Drohnen, unbemannte Fahrzeuge und andere autonome Systeme. Mit der weiteren Integration von 5G, SDR und KI-Algorithmen werden Ad-Hoc-Netzwerke in der zukünftigen unbemannten Schwarmkommunikation eine noch wichtigere Rolle spielen.

Moderne drahtlose Linkmodule wie das FDM-6825PTM repräsentieren diesen Trend und legen ein solides Fundament für zukünftige intelligente unbemannte Kommunikationsnetzwerke.