Eixams de microdronsLa xarxa MESH és una aplicació més de xarxes mòbils ad-hoc en el camp dels drons. A diferència de la xarxa AD hoc mòbil comuna, els nodes de xarxa de les xarxes de malla de drons no es veuen afectats pel terreny durant el moviment, i la seva velocitat és generalment molt més ràpida que la de les xarxes mòbils autoorganitzades tradicionals.
La seva estructura de xarxa està majoritàriament distribuïda. L'avantatge és que la selecció d'encaminament es completa amb un nombre reduït de nodes de la xarxa. Això no només redueix l'intercanvi d'informació de xarxa entre nodes, sinó que també supera el desavantatge del control d'encaminament massa centralitzat.
L'estructura de xarxa de l'eixam d'UAVXarxes MESHes pot dividir en estructura plana i estructura agrupada.
A l'estructura plana, la xarxa té una gran robustesa i seguretat, però una escalabilitat feble, que és adequada per a xarxes autoorganitzades a petita escala.
A l'estructura agrupada, la xarxa té una gran escalabilitat i és més adequada per a xarxes ad-hoc d'eixam de drons a gran escala.
Estructura plana
L'estructura plana també s'anomena estructura peer-to-peer. En aquesta estructura, cada node és el mateix quant a distribució d'energia, estructura de xarxa i selecció d'encaminament.
A causa del nombre limitat de nodes de drons i de la distribució senzilla, la xarxa té una forta robustesa i una alta seguretat, i la interferència entre canals és petita.
Tanmateix, a mesura que augmenta el nombre de nodes, la taula d'encaminament i la informació de la tasca emmagatzemada a cada node augmenta, la càrrega de la xarxa augmenta i la sobrecàrrega de control del sistema augmenta bruscament, cosa que fa que el sistema sigui difícil de controlar i propens a col·lapsar-se.
Per tant, l'estructura plana no pot tenir un gran nombre de nodes al mateix temps, el que resulta en una poca escalabilitat i només és adequada per a xarxes MESH a petita escala.
Estructura de clustering
L'estructura de clustering consisteix a dividir els nodes del drone en diverses subxarxes diferents segons les seves diferents funcions. A cada subxarxa, es selecciona un node clau, la funció del qual és servir com a centre de control de comandaments de la subxarxa i connectar altres nodes de la xarxa.
Els nodes clau de cada subxarxa de l'estructura de clúster estan connectats i comunicats entre ells. L'intercanvi d'informació entre nodes que no són clau es pot dur a terme mitjançant nodes clau o directament.
Els nodes clau i els no claus de tota la subxarxa constitueixen conjuntament una xarxa de clustering. Segons diferents configuracions de nodes, es pot dividir encara més en agrupació d'una sola freqüència i agrupació multifreqüència.
(1) Clúster d'una sola freqüència
A l'estructura de clúster d'una sola freqüència, hi ha quatre tipus de nodes a la xarxa, és a dir, nodes de capçalera de clúster/no cap de clúster, nodes de passarel·la / passarel·la distribuïda. L'enllaç troncal es compon de nodes de capçalera i passarel·la. Cada node es comunica amb la mateixa freqüència.
Aquesta estructura és senzilla i ràpida per formar una xarxa, i la taxa d'utilització de la banda de freqüència també és més alta. Tanmateix, aquesta estructura de xarxa és propensa a limitacions de recursos, com ara la diafonia entre canals quan augmenta el nombre de nodes de la xarxa.
Per evitar el fracàs de l'execució de la missió causada per la interferència de cofreqüència, aquesta estructura s'ha d'evitar quan el radi de cada clúster és similar en una xarxa d'autoorganització de drons a gran escala.
(2) Clúster multifreqüència
A diferència de la agrupació d'una sola freqüència, que té un clúster per capa, la agrupació multifreqüència conté diverses capes i cada capa conté diversos clústers. En una xarxa agrupada, els nodes de xarxa es poden dividir en diversos clústers. Els diferents nodes d'un clúster es divideixen en nodes cap del clúster i nodes membres del clúster segons els seus nivells, i s'assignen diferents freqüències de comunicació.
En un clúster, els nodes membres del clúster tenen tasques senzilles i no augmentaran significativament la sobrecàrrega d'encaminament de la xarxa, però els nodes cap del clúster necessiten gestionar el clúster i tenir informació d'encaminament més complexa per mantenir, que consumeix molta energia.
De la mateixa manera, les capacitats de cobertura de comunicació també varien segons els diferents nivells de nodes. Com més alt sigui el nivell, més gran serà la capacitat de cobertura. D'altra banda, quan un node pertany a dos nivells alhora, vol dir que el node necessita utilitzar freqüències diferents per realitzar múltiples tasques, de manera que el nombre de freqüències és el mateix que el nombre de tasques.
En aquesta estructura, el cap del clúster es comunica amb altres membres del clúster i nodes d'altres capes de clúster, i les comunicacions de cada capa no interfereixen entre si. Aquesta estructura és adequada per a xarxes d'autoorganització entre drons a gran escala. En comparació amb una estructura de clúster únic, té una millor escalabilitat, una càrrega més gran i pot gestionar dades més complexes.
Tanmateix, com que el node cap del clúster necessita processar una gran quantitat de dades, el consum d'energia és més ràpid que altres nodes del clúster, de manera que la vida útil de la xarxa és més curta que l'estructura de clúster d'una sola freqüència. A més, la selecció de nodes cap de clúster a cada capa de la xarxa de clúster no està fixada i qualsevol node pot funcionar com a cap de clúster. Per a un node determinat, si es pot convertir en un cap de clúster depèn de l'estructura de la xarxa per decidir si s'inicia el mecanisme de clúster. Per tant, l'algoritme de clustering de xarxa té un paper important en la xarxa de clustering.
Hora de publicació: 21-juny-2024
