Enjambres de microdronesLa red MESH es una aplicación adicional de las redes móviles ad-hoc en el campo de los drones. A diferencia de la red AD hoc móvil común, los nodos de red en las redes de malla de drones no se ven afectados por el terreno durante el movimiento y su velocidad es generalmente mucho más rápida que la de las redes móviles autoorganizadas tradicionales.
Su estructura de red está mayoritariamente distribuida. La ventaja es que la selección de enrutamiento la completa una pequeña cantidad de nodos en la red. Esto no sólo reduce el intercambio de información de la red entre nodos sino que también supera la desventaja del control de enrutamiento excesivamente centralizado.
La estructura de red del enjambre de UAV.Redes MALLASe puede dividir en estructura plana y estructura agrupada.
En la estructura plana, la red tiene alta robustez y seguridad, pero débil escalabilidad, lo que es adecuado para redes autoorganizadas de pequeña escala.
En la estructura agrupada, la red tiene una gran escalabilidad y es más adecuada para redes ad hoc de enjambres de drones a gran escala.
Estructura plana
La estructura plana también se denomina estructura de igual a igual. En esta estructura, cada nodo es igual en términos de distribución de energía, estructura de red y selección de ruta.
Debido al número limitado de nodos de drones y a la distribución simple, la red tiene una gran robustez y alta seguridad, y la interferencia entre canales es pequeña.
Sin embargo, a medida que aumenta el número de nodos, la tabla de enrutamiento y la información de tareas almacenadas en cada nodo aumentan, la carga de la red aumenta y la sobrecarga de control del sistema aumenta considerablemente, lo que hace que el sistema sea difícil de controlar y propenso a colapsar.
Por lo tanto, la estructura plana no puede tener una gran cantidad de nodos al mismo tiempo, lo que resulta en una escalabilidad deficiente y solo es adecuada para redes MESH de pequeña escala.
Estructura de agrupación
La estructura de agrupación consiste en dividir los nodos de drones en varias subredes diferentes según sus diferentes funciones. En cada subred se selecciona un nodo clave, cuya función es servir como centro de control de comando de la subred y conectar otros nodos de la red.
Los nodos clave de cada subred en la estructura de agrupación están conectados y comunicados entre sí. El intercambio de información entre nodos no clave se puede realizar a través de nodos clave o directamente.
Los nodos clave y no clave de toda la subred juntos constituyen una red de agrupación. Según las diferentes configuraciones de nodos, se puede dividir en agrupaciones de una sola frecuencia y agrupaciones de múltiples frecuencias.
(1) Agrupación de frecuencia única
En la estructura de agrupación en clústeres de frecuencia única, hay cuatro tipos de nodos en la red, a saber, nodos principales de clúster/nodos principales de clúster, nodos de puerta de enlace/puerta de enlace distribuida. El enlace troncal se compone de nodos de cabecera y de puerta de enlace del clúster. Cada nodo se comunica con la misma frecuencia.
Esta estructura es simple y rápida para formar una red, y la tasa de utilización de la banda de frecuencia también es mayor. Sin embargo, esta estructura de red es propensa a limitaciones de recursos, como la diafonía entre canales cuando aumenta el número de nodos en la red.
Para evitar el fracaso en la ejecución de la misión causado por interferencias de cofrecuencia, esta estructura debe evitarse cuando el radio de cada grupo sea similar en una red autoorganizada de drones a gran escala.
(2) Agrupación multifrecuencia
A diferencia de la agrupación en clústeres de frecuencia única, que tiene un clúster por capa, la agrupación en clústeres multifrecuencia contiene varias capas y cada capa contiene varios clústeres. En una red agrupada, los nodos de la red se pueden dividir en varios grupos. Los diferentes nodos de un clúster se dividen en nodos principales del clúster y nodos miembros del clúster según sus niveles, y se asignan diferentes frecuencias de comunicación.
En un clúster, los nodos miembros del clúster tienen tareas simples y no aumentarán significativamente la sobrecarga de enrutamiento de la red, pero los nodos principales del clúster necesitan administrar el clúster y tener información de enrutamiento más compleja que mantener, lo que consume mucha energía.
De manera similar, las capacidades de cobertura de comunicación también varían según los diferentes niveles de nodo. Cuanto mayor sea el nivel, mayor será la capacidad de cobertura. Por otro lado, cuando un nodo pertenece a dos niveles al mismo tiempo, significa que el nodo necesita usar diferentes frecuencias para realizar múltiples tareas, por lo que el número de frecuencias es el mismo que el número de tareas.
En esta estructura, la cabeza del clúster se comunica con otros miembros del clúster y con nodos en otras capas del clúster, y las comunicaciones de cada capa no interfieren entre sí. Esta estructura es adecuada para redes autoorganizadas entre drones de gran escala. En comparación con una estructura de clúster único, tiene mejor escalabilidad, mayor carga y puede manejar datos más complejos.
Sin embargo, debido a que el nodo principal del clúster necesita procesar una gran cantidad de datos, el consumo de energía es más rápido que el de otros nodos del clúster, por lo que la vida útil de la red es más corta que la estructura de agrupamiento de frecuencia única. Además, la selección de nodos principales del clúster en cada capa de la red de agrupación no es fija y cualquier nodo puede funcionar como cabecera del clúster. Para un determinado nodo, si puede convertirse en cabeza de clúster depende de la estructura de la red para decidir si se inicia el mecanismo de agrupación. Por lo tanto, el algoritmo de agrupación de redes juega un papel importante en la red de agrupación.
Hora de publicación: 21 de junio de 2024
