دانلود کتاب Autonomous Flying Ad-Hoc Networks

معرفی کتاب Autonomous Flying Ad-Hoc Networks

در دنیای امروز که پهپادها دیگر صرفاً وسایل تفریحی یا نظامی نیستند، بلکه بخشی جدایی‌ناپذیر از زیرساخت‌های ارتباطی، کشاورزی هوشمند، امداد و نجات و حتی تحویل کالا محسوب می‌شوند، شبکه‌های خودران و فوق‌العاده پویا که توسط همین پهپادها شکل می‌گیرند، به یکی از داغ‌ترین حوزه‌های پژوهشی تبدیل شده‌اند. کتاب «Autonomous Flying Ad-Hoc Networks» نوشته‌ی تسکین زیدی، آدارش کومار، ساوراو مالیک و کشاو کائوشیک که توسط انتشارات معتبر Wiley-Scrivener در اکتبر ۲۰۲۵ منتشر شده، نخستین مرجع جامع و یکپارچه‌ای است که به زبان ساده و در عین حال علمی، تمام جنبه‌های این شبکه‌های هوشمند را از تئوری تا پیاده‌سازی بررسی می‌کند. این اثر ۲۸۸ صفحه‌ای با زبانی روان و فارسیِ روان‌خوان، مفاهیم پیچیده‌ی شبکه‌های بی‌سیم خودمختار را به تصویری ملموس تبدیل می‌کند و برای دانشجویان، مهندسان، پژوهشگران و حتی علاقه‌مندان غیرمتخصصی که می‌خواهند آینده‌ی ارتباطات هوایی را بشناسند، بسیار ارزشمند است.

در این کتاب، خواننده با چالش‌های واقعیِ اتصال چند پهپاد در محیط‌های بدون زیرساخت ثابت آشنا می‌شود؛ از تغییر سریع توپولوژی گرفته تا مسائل تخصیص طیف، مصرف انرژی، امنیت و تأخیر کم. نویسندگان با ارائه‌ی الگوریتم‌های مبتنی بر یادگیری ماشین و بهینه‌سازی swarm intelligence نشان می‌دهند که چگونه می‌توان بدون دخالت انسان، یک «ابر پهپاد» (UAV swarm) را به گونه‌ای تنظیم کرد که خودش مسیرهای پروازی را انتخاب کند، خودش کانال‌های ارتباطی را تخصیص دهد، خودش از تهدیدهای امنیتی دفاع کند و در نهایت، حتی اگر چند عضو از دست رفتند، شبکه همچنان پایدار بماند. اگر شما هم از آن دسته افرادی هستید که به پهپادها علاقه‌دارید و دوست دارید بدانید چگونه می‌توان از آن‌ها برای ایجاد اینترنت پرسرعت در مناطق محروم، پوشش زنده‌ی مسابقات ورزشی یا مدیریت بحران در زلزله استفاده کرد، این کتاب دقیقاً همان چیزی است که به آن نیاز دارید.

درباره کتاب Autonomous Flying Ad-Hoc Networks

کتاب پیش‌رو در ۱۰ فصل سازمان‌یافته و با بیش از ۱۵۰ شکل و جدول، یک سفر ترکیبی از مباحث تئوری، شبیه‌سازی و مطالعه‌ی موردی است. فصل اول مفاهیم بنیادی شبکه‌های ad-hoc هوایی را معرفی می‌کند و با زبانی ساده توضیح می‌دهد که چرا این شبکه‌ها با شبکه‌های سنوری زمینی یا ماهواره‌ای تفاوت دارند. فصل دوم به مدل‌سازی حرکت و پویایی‌های سه‌بعدی می‌پردازد و خواننده را با الگوریتم‌های Random Waypoint, Gauss-Markov و انواع مدل‌های پرنده‌ی مهاجر (Flocking Models) آشنا می‌سازد. فصل سوم زیرساخت ارتباطی را بررسی می‌کند: از پروتکل‌های MAC مبتنی بر زمان‌بندی زمانی/فرکانسی گرفته تا انتخاب مسیر چندگامی (Multi-hop Routing) با استفاده از الگوریتم‌های AODV، OLSR و نسخه‌های بهینه‌سازی‌شده‌ی آن‌ها برای محیط هوایی.

در ادامه، فصل چهارم به چالش‌های لایه‌ی شبکه می‌پردازد و مفاهیمی مانند Load-Balancing، QoS-aware Routing و Congestion Control را در محیطی توضیح می‌دهد که پهپادها با سرعت ۲۰ متر بر ثانیه در حال حرکت هستند. فصل پنجم امنیت را مورد توجه قرار می‌دهد و حملات Sybil, Black-hole و Jamming را در شبکه‌های FANET تحلیل می‌کند؛ در این فصل برای نخستین بار یک چارچوب امنیتی مبتنی بر بلاک‌چین سبک (Lightweight Blockchain) معرفی شده که بدون نیاز به ماینرهای پرقدرت، امکان تأیید هویت و یکپارچگی پیام‌ها را فراهم می‌کند. فصل ششم بهینه‌سازی انرژی را در دستور کار دارد؛ جایی که الگوریتم‌های یادگیری تقویتی (Q-Learning) به کمک مصرف باتری می‌آیند و تصمیم می‌گیرند کدام پهپاد باید فرود بیاید، کدام یک باید به عنوان چراغ راهنما (Relay) باقی بماند و چگونه می‌توان از شارژ بی‌سیم میدان برای افزایش عمر شبکه بهره گرفت.

فصل‌های هفتم و هشتم به کاربردهای واقعی می‌پردازند: از پوشش زنده‌ی جام جهانی فوتبال گرفته تا پایش آلودگی هوای کلان‌شهرها و نقشه‌برداری سه‌بعدی از ساختمان‌های بلند در حادثه‌ی آتش‌سوزی. در این بخش‌ها، خواننده با پروژه‌هایی آشنا می‌شود که در آن‌ها از ترکیب پهپادهای کوادکوپتر و هواپیماهای ثابت‌بال (Fixed-wing) استفاده شده تا یک شبکه‌ی ناهمگن ایجاد شود که بتواند هم پرواز طولانی‌مدت داشته باشد و هم مانور بالا. فصل نهم به آینده می‌نگرد و مباحثی مانند ادغام با شبکه‌ی ۶G، استفاده از هوش مصنوعی ژنراتیو برای پیش‌بینی توپولوژی و لزوم تدوین استانداردهای جهانی برای FANET را بررسی می‌کند. در نهایت، فصل دهم یک راهنمای عملی برای پیاده‌سازی روی نرم‌افزارهای NS-3، OMNeT++ و ROS2 ارائه می‌دهد تا علاقه‌مندان بتوانند همان امروز شبیه‌سازی خود را آغاز کنند.

خلاصه کتاب Autonomous Flying Ad-Hoc Networks

تصور کنید گروهی از پهپادها در ارتفاع ۱۰۰ تا ۳۰۰ متری زمین در حال پروازند؛ مأموریت آن‌ها ایجاد یک شبکه‌ی اینترنتی پرسرعت برای یک روستای دورافتاده است که زیرساخت زمینی ندارد. هر پهپاد یک روتر هوایی است که با دو یا سه پهپاد دیگر ارتباط دارد و در عین حال با ایستگاه‌های زمینی کاربران نهایی یا اینترنت ماهواره‌ای در تمام است. در این سناریو، هیچ انسانی وجود ندارد که مسیر پرواز یا کانال رادیویی را تنظیم کند؛ همه چیز باید خودکار باشد. کتاب «Autonomous Flying Ad-Hoc Networks» دقیقاً همین داستان را روایت می‌کند: چگونه می‌توان بدون دخالت انسان، یک شبکه‌ی پویا و خودسازمان‌ده ایجاد کرد که در برابر ازدست‌دادن گره‌ها مقاوم باشد، تأخیر پایین داشته باشد، امنیت لازم را فراهم کند و در عین حال از نظر انرژی بهینه عمل کند.

در فصل آغازین، کتاب با طرح یک سناریوی واقعی از زلزله‌ی ۲۰۲۳ ترکیه شروع می‌شود؛ جایی که زیرساخت‌های سلولی به‌طور کامل از کار افتاده بودند و تیم امداد برای هماهنگی نیاز به تصاویر زنده و موقعیت‌یابی داشتند. نویسندگان توضیح می‌دهند که چگونه با استقرار ۱۲ پهپاد کوادکوپتر که به یکدیگر متصل می‌شدند، توانستند در عرض ۱۵ دقیقه یک شبکه‌ی ad-hoc هوایی راه‌اندازی کنند که پهنای باند ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه را در منطقه‌ای به وسعت ۴ کیلومتر مربع پوشش داد. در ادامه، کتاب به بررسی تئوری می‌پردازد و نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از نظریه‌ی گراف و مدل‌های تصادفی برای پیش‌بینی اینکه چه تعداد پهپاد لازم است تا احتمال قطع ارتباط کمتر از ۱٪ باشد، استفاده کرد.

بخش میانی کتاب به مسائل روزمره‌ی یک مهندس شبکه می‌پردازد: انتخاب مسیر، تخصیص طیف، جلوگیری از برخورد و مدیریت توان. در اینجا خواننده با الگوریتم پیشنهادی «Fuzzy-Q-AODV» آشنا می‌شود که ترکیبی از منطق فازی و Q-Learning است و توانسته است نسبت به AODV استاندارد تا ۳۵٪ مصرف انرژی را کاهش دهد و در عین حال ۲۰٪ تأخیر کمتر ایجاد کند. همچنین، کتاب برای نخستین بار یک الگوریتم «Game-Theoretic Channel Allocation» را معرفی می‌کند که در آن پهپادها به صورت غیرمتمرکز و با رویکرد بازی‌های همکاری‌گرا، کانال‌های فرکانسی را انتخاب می‌کنند؛ نتیجه‌ی این کار افزایش ۴۰٪‌ی ظرفیت شبکه در سناریوهای پرترافیک است.

در بخش امنیت، کتاب داستان یک حمله‌ی Black-hole را روایت می‌کند؛ جایی که یک پهپاد مهاجم ادعا می‌کند کوتاه‌ترین مسیر به مقصد را دارد اما در واقع بسته‌ها را می‌بلعد. نویسندگان یک پروتکل اجماع مبتنی بر بلاک‌چین سبک طراحی کرده‌اند که با استفاده از امضای دیجیتال و رأی‌گیری سریع، امکان شناسایی گره‌های مخرب را در کمتر از ۲ ثانیه فراهم می‌کند. در ادامه، کتاب به کاربردها می‌پردازد: پوشش زنده‌ی مسابقات دوچرخه‌سواری جاده‌ای با استفاده از ۸ پهپاد که به صورت خودکار در امتداد مسیر ۱۸۰ کیلومتری پرواز می‌کنند؛ پایش خطوط انتقال نفت و گاز در دل کویر که با استفاده از حسگرهای مادون‌قرمز و شبکه‌ی ad-hoc هوایی، امکان تشخیص نشتی را در کمتر از ۳ دقیقه فراهم می‌کند؛ و نقشه‌برداری سه‌بعدی از ساختمان‌های بلند در شبکه‌ی شهرهای هوشمند که ترکیبی از LiDAR و شبکه‌ی همکاری‌گرای پهپادهاست.

در پایان، کتاب به آینده می‌نگرد و پیش‌بینی می‌کند که در افق ۲۰۳۰، شبکه‌های FANET بخشی از زیرساخت ۶G خواهند بود؛ جایی که پهپادها نه تنها نقش Router را بازی می‌کنند بلکه به عنوان «Edge Server» نیز عمل می‌کنند و قادرند تا ۱۰ برابر ظرفیت فعلی را ارائه دهند. همچنین، نویسندگان بر لزوم تدوین یک استاندارد جهانی (شبیه IEEE 802.11) برای FANET تأکید می‌کنند و چارچوبی پیشنهادی ارائه می‌دهند که در آن مسائل قانونی، حریم خصوصی و همکاری بین‌المللی نیز دیده شده است.

چرا باید کتاب Autonomous Flying Ad-Hoc Networks را بخوانیم

• ۱. تنها مرجع جامع فارسی‌زبان: اگرچه کتاب به زبان اصلی نوشته شده، اما توضیحات مفصل و مثال‌های فارسی‌محور آن، آن را به منبعی بی‌نظیر برای فارسی‌زبانان تبدیل کرده که می‌خواهند بدون اتکا به مقالات پراکنده، یک دیدگاه یکپارچه پیدا کنند.
• ۲. ترکیب تئوری و عمل: برخلاف بسیاری از کتب دانشگاهی که صرفاً تئوری ارائه می‌دهند، این اثر در هر فصل بخشی را به «پیاده‌سازی و شبیه‌سازی» اختصاص داده و کدهای آماده‌ی NS-3 و Python را در اختیار خواننده قرار می‌دهد.
• ۳. دیتاست و سناریوهای واقعی: کتاب همراه با یک دیتاست واقعی از پروازهای ۶ ماهه‌ی پهپادها در دانشگاه دهلی (Delhi University) عرضه شده که شامل اطلاعات GPS، مصرف باتری، ارتباطات رادیویی و شرایط آب‌وهوایی است؛ این دیتاست برای هرکسی که بخواهد تحقیق خود را ادامه دهد، یک گنج است.
• ۴. به‌روز بودن: با انتشار در اکتبر ۲۰۲۵، کتاب تازه‌ترین یافته‌های مربوط به ادغام FANET با ۶G، استفاده از هوش مصنوعی ژنراتیو و حتی مسائل قانونی استفاده از پهپادها در آسمان کشورهای مختلف را پوشش می‌دهد.
• ۵. منبع آمادگی مصاحبه‌ی دکتری و استخدامی: چنانچه قصد دارید در زمینه‌ی شبکه‌های ad-hoc، اینترنت اشیا یا پهپادها تحصیل یا همکاری کنید، پرسش‌های چهارگزینه‌ای و تمرین‌های انتهای هر فصل کتاب دقیقاً همان چیزی است که در جلسات مصاحبه از شما می‌پرسند.
• ۶. کاهش هزینه‌ی تحقیقات: با خواندن این کتاب، دیگر نیازی ندارید صدها دلار برای دسترسی به مقالات ژورنال‌های مختلف بپردازید؛ همه‌ی مطالب کلیدی در قالبی ساده و یکجا گرد آمده است.دانلود کتاب Autonomous Flying Ad-Hoc Networks را از طریق سایت سایبر یونی تجربه کنید.