[論文レビュー] On the Usage of Networked Tethered Flying Platforms for Massive Events -- Case Study: Hajj Pilgrimage

Baha Eddine Youcef Belmekki, Mohamed‐Slim Alouini|arXiv (Cornell University)|Nov 1, 2021

Opportunistic and Delay-Tolerant Networks被引用数 6

ひとこと要約

本論文は、ハッジ巡礼などの大規模な出来事において移動性、セキュリティ、接続性の課題に対処するため、地上に接続されたドローン、ヘリキット、気球を用いたネットワーキング・タフドルド・フライト・プラットフォーム（NTFP）システムを提案する。持続的な高高度カバレッジを提供し、連続的な電力供給とバックホールを実現することで、NTFPは監視を強化し、交通の調整を改善し、信頼性の高い接続性を確保する。従来のタワーマストとは異なり、コスト効率が良く、天候に強く、ワールドカップ、オリンピック、スーパーボウルなどのイベントで実証済みの代替手段を提供する。

ABSTRACT

The Hajj is a religious Muslim pilgrimage undertaken annually by 2-3 million people in Makkah. Consequently, several problems arise due to the sheer number of pilgrims, and therefore negatively impact their stay and the conduct of the rituals. During the Hajj, several problems occur related to mobility, security, and connectivity. The current solutions used to deal with these problems have limitations and they usually require a lot of resources with suboptimal results. In this paper, we proposed an aerial-based solution that rely on Networked Tethered Flying Platforms (NTFPs). NTFPs are flying vehicles such as drones, Helikites, and blimps, that are tethered to the ground via a cable that supplies them with constant data and power. NTFPs can fly at high altitude with a great backhaul capacity and large coverage. We show in this paper how NTFP-based solution solve mobility, security, and connectivity problems during the Hajj and the main advantages and benefits as well as the cost-efficiency of such solution. For the sake of completeness, we also present other similar case studies in which NTFPs can be used.

研究の動機と目的

• ハッジのような大規模な宗教的・公共イベントにおける、群衆の増加に伴う移動性、セキュリティ、通信システムへの圧力という重要な課題に対処すること。
• タワーマストのような既存インフラの制限を克服するため、ネットワーキング・タフドルド・フライト・プラットフォーム（NTFP）を用いた空中ベースのソリューションを提案すること。
• NTFPの実現可能性、利点、コスト効率を評価し、高密度イベント中の監視、交通管理、接続性の向上に寄与すること。
• NTFPのスケーラビリティと適応性を、スポーツイベントや政治集会を含む多様な大規模な催しに応用可能な形で示すこと。

提案手法

• 電力およびデータケーブルを介して地上に接続されたドローン、ヘリキット、気球からなるNTFPを展開し、持続的な高高度カバレッジを提供すること。
• ケーブルを介して連続的な電力供給と高容量バックホールを実現し、安定的で長期的な運用を可能にすること。
• 高高度での位置決めを活用し、広域監視、リアルタイムの交通監視、シームレスなセルラー接続の延長を実現すること。
• NTFPを既存の通信および監視システムと統合し、救助活動関係者やイベント運営担当者が支援を受けることを可能にすること。
• ワールドカップ、オリンピック、スーパーボウル、政治集会、音楽フェスティバルなどの事例研究を用いて、NTFPの多イベントへの適用可能性を検証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NTFPは、ハッジのような大規模イベントにおける移動管理および交通調整をどのように改善できるか？
• RQ2 NTFPは、群衆の混乱やテロ攻撃などの出来事防止に、どのような形でセキュリティ監視を強化できるか？
• RQ3 タワーマストが不適切な状況下にある場合でも、NTFPはピーク期のイベント中に信頼性があり高容量の接続性をどの程度提供できるか？
• RQ4 大規模イベントの文脈において、NTFPのコストおよび運用効率は、従来のインフラ（タワーマスト）と比較してどの程度優れているか？
• RQ5 極端な天候や高密度環境において、NTFPの主な運用的および環境的利点は何か？

主な発見

• NTFPは、ハッジのようなイベントにおける大規模な接続要請を満たすのに十分なバックホール容量を備えた、持続的かつ高高度のカバレッジを提供する。
• このシステムは、設置に時間がかかり、高価な一時的または固定式のタワーマストへの依存を顕著に低減する。
• 2015年のミナでの群衆の混乱事故を防ぐ可能性を示しており、リアルタイムの空中監視と群衆モニタリングによって実現される。
• 地図アプリの障害が4時間にわたるテントの捜索を引き起こしたような深刻な障害を回避できる、ピルグリムがモバイルアプリを信頼して使用できる信頼性の高い接続性を提供する。
• NTFPは天候に強く、極端な温度や湿度に耐えうり、マッカーやその他の過酷な環境でも信頼性を維持できる。
• このシステムはスケーラブルであり、ワールドカップ、オリンピック、スーパーボウル、音楽フェスティバルなど、群衆の安全と接続性が重要な大規模なイベントに応用可能である。