Mikro-dronesværmeMESH-netværk er en yderligere anvendelse af mobile ad-hoc-netværk inden for droner. Til forskel fra det almindelige mobile AD hoc-netværk påvirkes netværksknuder i drone-mesh-netværk ikke af terræn under bevægelse, og deres hastighed er generelt meget hurtigere end traditionelle mobile selvorganiserende netværk.
Dens netværksstruktur er for det meste distribueret. Fordelen er, at valg af routing fuldføres af et lille antal noder i netværket. Dette reducerer ikke kun netværksinformationsudvekslingen mellem noder, men overvinder også ulempen ved overcentraliseret routingkontrol.
Netværksstrukturen af UAV-sværmMESH netværkkan opdeles i plan struktur og klyngestruktur.
I den plane struktur har netværket høj robusthed og sikkerhed, men svag skalerbarhed, hvilket er velegnet til småskala selvorganiserende netværk.
I den klyngede struktur har netværket stærk skalerbarhed og er mere velegnet til ad hoc-netværk med dronesværm i stor skala.
Plan struktur
Den plane struktur kaldes også en peer-to-peer struktur. I denne struktur er hver node den samme med hensyn til energidistribution, netværksstruktur og valg af rute.
På grund af det begrænsede antal drone noder og enkel distribution har netværket stærk robusthed og høj sikkerhed, og interferensen mellem kanalerne er lille.
Men efterhånden som antallet af noder stiger, øges routingtabellen og opgaveinformationen, der er lagret i hver node, netværksbelastningen øges, og systemkontroloverheaden øges kraftigt, hvilket gør systemet vanskeligt at kontrollere og tilbøjeligt til at kollapse.
Derfor kan den plane struktur ikke have et stort antal noder på samme tid, hvilket resulterer i dårlig skalerbarhed og er kun egnet til småskala MESH-netværk.
Klyngestruktur
Klyngestrukturen er at opdele drone noderne i flere forskellige undernetværk i henhold til deres forskellige funktioner. I hvert undernetværk vælges en nøgleknude, hvis funktion er at fungere som kommandokontrolcenter for undernetværket og at forbinde andre knudepunkter i netværket.
Nøgleknuderne i hvert undernetværk i klyngestrukturen er forbundet og kommunikeret med hinanden. Informationsudveksling mellem ikke-nøgleknuder kan udføres gennem nøgleknuder eller direkte.
Nøgleknuderne og ikke-nøgleknuderne i hele undernetværket udgør tilsammen et clustering-netværk. Ifølge forskellige nodekonfigurationer kan den yderligere opdeles i enkeltfrekvensklynger og multifrekvensklynger.
(1)Enkeltfrekvensklynger
I enkelt-frekvens klyngestrukturen er der fire typer knudepunkter i netværket, nemlig klyngehoved/ikke-klyngehovedknudepunkter, gateway/distribuerede gatewayknuder. Rygradsforbindelsen er sammensat af klyngehoved og gateway noder. Hver node kommunikerer med samme frekvens.
Denne struktur er enkel og hurtig at danne et netværk, og frekvensbåndets udnyttelseshastighed er også højere. Imidlertid er denne netværksstruktur tilbøjelig til ressourcebegrænsninger, såsom krydstale mellem kanaler, når antallet af noder i netværket stiger.
For at undgå fejl i missionsudførelse forårsaget af co-frekvensinterferens, bør denne struktur undgås, når radius af hver klynge er ens i et storstilet drone selvorganiserende netværk.
(2)Multi-frekvens Clustering
Forskellig fra enkeltfrekvensklynger, som har én klynge pr. lag, indeholder multifrekvensklynger flere lag, og hvert lag indeholder flere klynger. I et klynget netværk kan netværksknuder opdeles i flere klynger. Forskellige noder i en klynge er opdelt i klyngehovednoder og klyngemedlemsknuder i henhold til deres niveauer, og forskellige kommunikationsfrekvenser er tildelt.
I en klynge har klyngemedlemsknudepunkter enkle opgaver og vil ikke øge netværksrouting-overhead væsentligt, men klyngehovedknudepunkter skal administrere klyngen og have mere kompleks routinginformation at vedligeholde, hvilket bruger meget energi.
På samme måde varierer kommunikationsdækningskapaciteten også afhængigt af forskellige nodeniveauer. Jo højere niveau, jo større dækningsevne. På den anden side, når en node tilhører to niveauer på samme tid, betyder det, at noden skal bruge forskellige frekvenser til at udføre flere opgaver, så antallet af frekvenser er det samme som antallet af opgaver.
I denne struktur kommunikerer klyngehovedet med andre medlemmer i klyngen og knudepunkter i andre lag af klynger, og kommunikationerne i hvert lag interfererer ikke med hinanden. Denne struktur er velegnet til selvorganiserende netværk mellem store droner. Sammenlignet med en enkelt klyngestruktur har den bedre skalerbarhed, højere belastning og kan håndtere mere komplekse data.
Men fordi klyngehovedknuden skal behandle en stor mængde data, er energiforbruget hurtigere end andre klyngeknudepunkter, så netværkets levetid er kortere end enkeltfrekvensklyngestrukturen. Derudover er valget af klyngehovedknudepunkter på hvert lag i klyngenetværket ikke fast, og enhver knude kan fungere som klyngehoved. For en bestemt node afhænger om det kan blive et klyngehoved af netværksstrukturen for at beslutte, om klyngemekanismen skal startes. Derfor spiller netværksklyngealgoritmen en vigtig rolle i klyngenettet.
Indlægstid: 21-jun-2024
