Μικρο-drone σμήνηΤο δίκτυο MESH είναι μια περαιτέρω εφαρμογή κινητών δικτύων ad-hoc στον τομέα των drones. Διαφορετικά από το κοινό δίκτυο AD hoc για κινητά, οι κόμβοι δικτύου στα δίκτυα drone mesh δεν επηρεάζονται από το έδαφος κατά τη διάρκεια της κίνησης και η ταχύτητά τους είναι γενικά πολύ μεγαλύτερη από αυτή των παραδοσιακών δικτύων αυτοοργάνωσης κινητών.
Η δομή του δικτύου του είναι ως επί το πλείστον κατανεμημένη. Το πλεονέκτημα είναι ότι η επιλογή δρομολόγησης ολοκληρώνεται από έναν μικρό αριθμό κόμβων στο δίκτυο. Αυτό όχι μόνο μειώνει την ανταλλαγή πληροφοριών δικτύου μεταξύ των κόμβων, αλλά επίσης ξεπερνά το μειονέκτημα του υπερβολικά συγκεντρωμένου ελέγχου δρομολόγησης.
Η δομή του δικτύου του σμήνους UAVΔίκτυα MESHμπορεί να χωριστεί σε επίπεδη δομή και σε ομαδοποιημένη δομή.
Στην επίπεδη δομή, το δίκτυο έχει υψηλή ευρωστία και ασφάλεια, αλλά ασθενή επεκτασιμότητα, η οποία είναι κατάλληλη για μικρής κλίμακας δίκτυα αυτοοργάνωσης.
Στην ομαδοποιημένη δομή, το δίκτυο έχει ισχυρή επεκτασιμότητα και είναι πιο κατάλληλο για ad-hoc δικτύωση σμήνος drone μεγάλης κλίμακας.
Επίπεδη Δομή
Η επίπεδη δομή ονομάζεται επίσης δομή peer-to-peer. Σε αυτή τη δομή, κάθε κόμβος είναι ο ίδιος όσον αφορά τη διανομή ενέργειας, τη δομή του δικτύου και την επιλογή δρομολόγησης.
Λόγω του περιορισμένου αριθμού των κόμβων drone και της απλής διανομής, το δίκτυο έχει ισχυρή ευρωστία και υψηλή ασφάλεια και η παρεμβολή μεταξύ των καναλιών είναι μικρή.
Ωστόσο, καθώς αυξάνεται ο αριθμός των κόμβων, ο πίνακας δρομολόγησης και οι πληροφορίες εργασιών που είναι αποθηκευμένες σε κάθε κόμβο αυξάνονται, το φόρτο δικτύου αυξάνεται και η επιβάρυνση του συστήματος ελέγχου αυξάνεται απότομα, καθιστώντας το σύστημα δύσκολο στον έλεγχο και επιρρεπές σε κατάρρευση.
Επομένως, η επίπεδη δομή δεν μπορεί να έχει μεγάλο αριθμό κόμβων ταυτόχρονα, με αποτέλεσμα κακή επεκτασιμότητα και είναι κατάλληλη μόνο για δίκτυα MESH μικρής κλίμακας.
Δομή Ομαδοποίησης
Η δομή ομαδοποίησης είναι να χωρίζει τους κόμβους drone σε πολλά διαφορετικά υποδίκτυα σύμφωνα με τις διαφορετικές λειτουργίες τους. Σε κάθε υποδίκτυο, επιλέγεται ένας κόμβος κλειδιού, του οποίου η λειτουργία είναι να χρησιμεύει ως κέντρο ελέγχου εντολών του υποδικτύου και να συνδέει άλλους κόμβους στο δίκτυο.
Οι βασικοί κόμβοι κάθε υποδικτύου στη δομή ομαδοποίησης συνδέονται και επικοινωνούν μεταξύ τους. Η ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ κόμβων χωρίς κλειδί μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω κόμβων κλειδιών ή απευθείας.
Οι κόμβοι-κλειδιά και οι κόμβοι χωρίς κλειδί ολόκληρου του υποδικτύου αποτελούν μαζί ένα δίκτυο ομαδοποίησης. Σύμφωνα με διαφορετικές διαμορφώσεις κόμβων, μπορεί να χωριστεί περαιτέρω σε ομαδοποίηση μονής συχνότητας και ομαδοποίηση πολλαπλών συχνοτήτων.
(1) Ομαδοποίηση μονής συχνότητας
Στη δομή ομαδοποίησης μονής συχνότητας, υπάρχουν τέσσερις τύποι κόμβων στο δίκτυο, δηλαδή κόμβοι κεφαλής συμπλέγματος/κεφαλής μη συστάδας, κόμβοι πύλης/κατανεμημένων πυλών. Ο σύνδεσμος κορμού αποτελείται από κεφαλή συμπλέγματος και κόμβους πύλης. Κάθε κόμβος επικοινωνεί με την ίδια συχνότητα.
Αυτή η δομή είναι απλή και γρήγορη για να σχηματίσει ένα δίκτυο και ο ρυθμός χρήσης της ζώνης συχνοτήτων είναι επίσης υψηλότερος. Ωστόσο, αυτή η δομή δικτύου είναι επιρρεπής σε περιορισμούς πόρων, όπως η αλληλεπίδραση μεταξύ καναλιών όταν ο αριθμός των κόμβων στο δίκτυο αυξάνεται.
Προκειμένου να αποφευχθεί η αποτυχία εκτέλεσης της αποστολής που προκαλείται από παρεμβολές συνσυχνοτήτων, αυτή η δομή θα πρέπει να αποφεύγεται όταν η ακτίνα κάθε συστάδας είναι παρόμοια σε ένα δίκτυο αυτο-οργανώσεως drone μεγάλης κλίμακας.
(2) Ομαδοποίηση πολλαπλών συχνοτήτων
Διαφορετικά από την ομαδοποίηση μίας συχνότητας, η οποία έχει ένα σύμπλεγμα ανά στρώμα, η ομαδοποίηση πολλαπλών συχνοτήτων περιέχει πολλά επίπεδα και κάθε επίπεδο περιέχει πολλά συμπλέγματα. Σε ένα ομαδοποιημένο δίκτυο, οι κόμβοι δικτύου μπορούν να χωριστούν σε πολλαπλά συμπλέγματα. Διαφορετικοί κόμβοι σε ένα σύμπλεγμα χωρίζονται σε κόμβους κεφαλής συμπλέγματος και κόμβους μελών συμπλέγματος ανάλογα με τα επίπεδά τους και εκχωρούνται διαφορετικές συχνότητες επικοινωνίας.
Σε ένα σύμπλεγμα, οι κόμβοι μελών του συμπλέγματος έχουν απλές εργασίες και δεν θα αυξήσουν σημαντικά την επιβάρυνση της δρομολόγησης του δικτύου, αλλά οι κόμβοι κεφαλής συμπλέγματος πρέπει να διαχειρίζονται το σύμπλεγμα και να έχουν πιο σύνθετες πληροφορίες δρομολόγησης για συντήρηση, οι οποίες καταναλώνουν πολλή ενέργεια.
Ομοίως, οι δυνατότητες κάλυψης επικοινωνίας ποικίλλουν ανάλογα με τα διαφορετικά επίπεδα κόμβου. Όσο υψηλότερο είναι το επίπεδο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα κάλυψης. Από την άλλη πλευρά, όταν ένας κόμβος ανήκει σε δύο επίπεδα ταυτόχρονα, σημαίνει ότι ο κόμβος πρέπει να χρησιμοποιεί διαφορετικές συχνότητες για να εκτελέσει πολλαπλές εργασίες, επομένως ο αριθμός των συχνοτήτων είναι ίδιος με τον αριθμό των εργασιών.
Σε αυτή τη δομή, η κεφαλή του συμπλέγματος επικοινωνεί με άλλα μέλη του συμπλέγματος και οι κόμβοι σε άλλα στρώματα των συστάδων και οι επικοινωνίες κάθε επιπέδου δεν παρεμβαίνουν μεταξύ τους. Αυτή η δομή είναι κατάλληλη για αυτοοργάνωση δικτύων μεταξύ drones μεγάλης κλίμακας. Σε σύγκριση με μια ενιαία δομή συμπλέγματος, έχει καλύτερη επεκτασιμότητα, υψηλότερο φορτίο και μπορεί να χειριστεί πιο πολύπλοκα δεδομένα.
Ωστόσο, επειδή ο κόμβος κεφαλής συμπλέγματος χρειάζεται να επεξεργαστεί μεγάλο όγκο δεδομένων, η κατανάλωση ενέργειας είναι ταχύτερη από άλλους κόμβους συμπλέγματος, επομένως η διάρκεια ζωής του δικτύου είναι μικρότερη από τη δομή ομαδοποίησης μιας συχνότητας. Επιπλέον, η επιλογή των κόμβων κεφαλής συμπλέγματος σε κάθε επίπεδο στο δίκτυο ομαδοποίησης δεν είναι σταθερή και οποιοσδήποτε κόμβος μπορεί να λειτουργήσει ως κεφαλή συμπλέγματος. Για έναν συγκεκριμένο κόμβο, το αν μπορεί να γίνει κεφαλή συμπλέγματος εξαρτάται από τη δομή του δικτύου για να αποφασίσει εάν θα ξεκινήσει ο μηχανισμός ομαδοποίησης. Επομένως, ο αλγόριθμος ομαδοποίησης δικτύου παίζει σημαντικό ρόλο στο δίκτυο ομαδοποίησης.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-21-2024
