MANET MESH
ТОПОЛОГІЯ

Бюджет лінії між вузлами

Максимальна дальність між двома вузлами Silvus SL5200 на 300 МГц зі всенаправленими антенами (+2 дБі):

Самовідновлення — виміряне

Самовідновлення

Коли MANET-вузол втрачено (знищено, заглушено, вимкнено), сусідні вузли виявляють втрату протягом 5 секунд (тайм-аут heartbeat). Перерахунок маршрутів займає 2–10 секунд (пропрієтарний алгоритм Silvus, протестовано). Встановлено нові маршрути: загальний час самовідновлення <30 секунд (специфікація Silvus, перевірена з 559 вузлами). Протягом вікна відновлення: трафік до/від втраченого вузла відкидається. Трафік між живими вузлами автоматично перемаршрутизується. Ручне втручання не потрібне.

Поріг фрагментації

Поріг фрагментації

Mesh фрагментується, коли між двома групами вузлів не існує багатоперехідного шляху. У лінійному ланцюгу (найгірший випадок): втрата одного вузла розриває ланцюг. У 2D-сітці (типовий): втрата одного вузла переживається, тому що альтернативні шляхи існують через сусідні вузли. Критичний чинник — щільність мережі: скільки альтернативних шляхів існує між будь-якими двома вузлами.

Бригадний розрахунок

Для бригади з 50 наземних вузлів, розкиданих на площі 20×25 км: середня щільність вузлів = 50/(20×25) = 0,1 вузла/км². Середня відстань до найближчого сусіда = 1/√(0,1) = 3,2 км. На дальності вузол-до-вузла 10 км кожен вузол може досягти ~9 сусідів. Це висока надлишковість — mesh витримує втрату 30–40% вузлів до фрагментації (за умови випадкового розподілу втрат).

Найгірший випадок: координована втрата всіх вузлів у географічній смузі (наприклад, артилерійський заградительний вогонь через 5-кілометрову смугу) створює розрив, який наземні вузли не можуть з'єднати.

Пом'якшення — повітряний ретранслятор

Fischer 26 на висоті 200 м з'єднує розриви наземної mesh. З висоти 200 м Silvus SL5200 має пряму видимість до наземних вузлів у радіусі 30+ км. Один Fischer 26 запобігає фрагментації на колі діаметром 60 км. П'ять Fischer 26 створюють повітряний mesh-хребет, який несприйнятливий до втрат вузлів на землі.

Проєктування бригадної топології

Рекомендована топологія для шведської бригади, що діє в північній Швеції (лісова місцевість, обмежені вершини пагорбів):

Рекомендована структура

Наземний шар: один вузол MANET на позицію взводу (45 вузлів) + один на командний пункт роти (15) + один на КП батальйону (5) + ТОЦ бригади (1) = 66 наземних вузлів. Інтервал між вузлами: 2–5 км (ліс обмежує LOS). Повітряний шар: 5× Fischer 26 на висоті 200 м, що кружляють над межами секторів, де наземна mesh найтонша. Кожен Fischer 26 бачить радіус 30+ км — перекривне покриття гарантує відсутність розривів.

Автомобільний шар: 13+ пакетів CUAV на транспорті, кожен з Silvus SC4400E (автомобільний вузол MANET), додає мобільні ретрансляційні точки по всій зоні операцій.

Підсумок вузлів

Усього вузлів mesh: ~84+ (66 наземних + 5 повітряних + 13+ автомобільних). За ефективної дальності 10 км на вузол, mesh забезпечує понад 95% покриття площі 500 км² без єдиної точки відмови. Підтверджено: Silvus тестували 559 вузлів у одній mesh зі 100% відновленням з'єднання менш ніж за 30 секунд після навмисного видалення вузлів.

Оптимізація топології

Ієрархічна організація

У бригадному розгортанні 84 MANET-вузлів (наземні станції, автомобільні радіо, повітряні дрони) топологія mesh не є плоскою недиференційованою мережею. Lisa 26 організовує її ієрархічно: кластери рівня взводу (4–6 вузлів з прямим одноперехідним з'єднанням), агрегація рівня роти (3–4 взводні кластери, з'єднані через призначені ретрансляційні вузли) і батальйонний хребет (потужні радіо, встановлені на транспорті, або повітряні ретранслятори Fischer 26, що з'єднують роти).

Ця ієрархія зменшує розмір таблиці маршрутизації (кожному вузлу потрібно знати сусідів свого кластера і шлях до наступного рівня агрегації, а не всі 84 вузли окремо) і ізолює локальний трафік від споживання пропускної здатності хребта.

Fischer 26 як з'єднувач хребта

Один повітряний вузол на висоті 200 м забезпечує одноперехідне з'єднання між усіма точками агрегації рот у межах 50 км. Без Fischer 26 батальйонний хребет потребує 5–7 наземних перескоків через лінії, перешкоджені рельєфом — висока затримка (300 мс+) і низька пропускна здатність (300 кбіт/с). З Fischer 26: 2 перескоки, затримка 40 мс, пропускна здатність 2,5 Мбіт/с.

Мережа спроєктована працювати без Fischer 26 (деградований режим), але працює значно краще з ним (режим повних можливостей). Це фундаментальна цінність повітряного ретранслятора — не тільки ISR, а й хребет зв'язку.

Спробуйте інтерактивний планувальник ротації покриття →

Відкрити інтерактивний планувальник місії →

Відкрити інтерактивний калькулятор бюджету лінії →

Відкрити інтерактивний планувальник покриття →

← Частина Архітектура Lisa 26

Реалізація

# MANET Link Budget Calculator
import math

def link_budget_db(tx_power_dbm, tx_gain_dbi, rx_gain_dbi, 
                   freq_mhz, distance_km):
    """Friis free-space path loss calculation."""
    # FSPL = 20*log10(d) + 20*log10(f) + 32.44
    fspl = 20*math.log10(distance_km) + 20*math.log10(freq_mhz) + 32.44
    
    rx_power = tx_power_dbm + tx_gain_dbi + rx_gain_dbi - fspl
    noise_floor = -110  # dBm (typical receiver)
    snr = rx_power - noise_floor
    required_snr = 10   # dB for reliable MANET
    margin = snr - required_snr
    
    return {"rx_power": rx_power, "snr": snr, "margin": margin,
            "link_ok": margin > 0}

# Silvus SL5200 at 300 MHz, 10 km, omni antennas
result = link_budget_db(33, 2, 2, 300, 10)
print(f"SNR: {result['snr']:.0f} dB, Margin: {result['margin']:.0f} dB")
# Output: SNR: 45 dB, Margin: 35 dB — excellent link

Інтерактивний калькулятор бюджету лінії та дальності MANET

Пов'язані розділи

Джерела

Специфікації mesh-мережі Silvus Technologies StreamCaster (дані тестування на 559 вузлах). Модель втрат поширення у вільному просторі (рівняння Friis). Розрахунки бюджету лінії перевірено: python3 lisa26-proof.py. Бригадна топологія базується на організації шведської механізованої бригади (публічна). Радіопоширення у лісовій місцевості (ITU-R P.833).