میکرو پهپاد ازدحام می کندشبکه MESH یکی دیگر از کاربردهای شبکه های ad-hoc موبایل در زمینه هواپیماهای بدون سرنشین است. متفاوت از شبکه متداول AD hoc موبایل، گره‌های شبکه در شبکه‌های مش پهپاد تحت تأثیر زمین در حین حرکت قرار نمی‌گیرند و سرعت آنها به طور کلی بسیار سریعتر از شبکه‌های خودسازماندهی سیار سنتی است.
ساختار شبکه آن بیشتر توزیع شده است. مزیت این است که انتخاب مسیریابی توسط تعداد کمی از گره ها در شبکه تکمیل می شود. این نه تنها تبادل اطلاعات شبکه بین گره ها را کاهش می دهد، بلکه بر ضرر کنترل مسیریابی بیش از حد متمرکز نیز غلبه می کند.
ساختار شبکه ازدحام پهپادشبکه های MESHرا می توان به ساختار مسطح و ساختار خوشه ای تقسیم کرد.
در ساختار مسطح، شبکه از استحکام و امنیت بالایی برخوردار است، اما مقیاس پذیری ضعیفی دارد که برای شبکه های خود سازمان دهی در مقیاس کوچک مناسب است.
در ساختار خوشه‌ای، شبکه دارای مقیاس‌پذیری قوی است و برای شبکه‌های ad-hoc ازدحام پهپادها در مقیاس بزرگ مناسب‌تر است.
ساختار مسطح
ساختار مسطح را ساختار همتا به همتا نیز می نامند. در این ساختار، هر گره از نظر توزیع انرژی، ساختار شبکه و انتخاب مسیریابی یکسان است.
با توجه به تعداد محدود گره های بدون سرنشین و توزیع ساده، شبکه از استحکام قوی و امنیت بالایی برخوردار است و تداخل بین کانال ها کم است.
با این حال، با افزایش تعداد گره‌ها، جدول مسیریابی و اطلاعات وظایف ذخیره شده در هر گره افزایش می‌یابد، بار شبکه افزایش می‌یابد و سربار کنترل سیستم به شدت افزایش می‌یابد که کنترل سیستم را دشوار و مستعد فروپاشی می‌کند.
بنابراین، ساختار مسطح نمی تواند تعداد زیادی گره را به طور همزمان داشته باشد و در نتیجه مقیاس پذیری ضعیفی دارد و فقط برای شبکه های MESH در مقیاس کوچک مناسب است.
ساختار خوشه بندی
ساختار خوشه‌بندی به این صورت است که گره‌های پهپاد را به چندین زیرشبکه مختلف با توجه به عملکردهای مختلفشان تقسیم می‌کند. در هر زیرشبکه، یک گره کلیدی انتخاب می شود که وظیفه آن مرکز کنترل فرماندهی زیرشبکه و اتصال سایر گره های شبکه است.
گره های کلیدی هر زیرشبکه در ساختار خوشه بندی به هم متصل شده و با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. تبادل اطلاعات بین گره های غیر کلیدی می تواند از طریق گره های کلیدی یا مستقیما انجام شود.
گره های کلیدی و گره های غیر کلیدی کل زیرشبکه با هم یک شبکه خوشه بندی را تشکیل می دهند. با توجه به پیکربندی های مختلف گره، می توان آن را بیشتر به خوشه بندی تک فرکانس و خوشه بندی چند فرکانس تقسیم کرد.
(1) خوشه بندی تک فرکانس
در ساختار خوشه‌بندی تک فرکانس، چهار نوع گره در شبکه وجود دارد که عبارت‌اند از گره‌های سر خوشه/گره‌های سر خوشه‌ای، گره دروازه‌ای/دروازه توزیع‌شده. پیوند ستون فقرات از سر خوشه و گره های دروازه تشکیل شده است. هر گره با فرکانس یکسان ارتباط برقرار می کند.
این ساختار برای تشکیل یک شبکه ساده و سریع است و نرخ استفاده از باند فرکانسی نیز بالاتر است. با این حال، این ساختار شبکه مستعد محدودیت های منابع است، مانند تداخل بین کانال ها زمانی که تعداد گره ها در شبکه افزایش می یابد.
به منظور جلوگیری از شکست اجرای ماموریت ناشی از تداخل فرکانس مشترک، زمانی که شعاع هر خوشه در یک شبکه خودسازماندهی پهپاد در مقیاس بزرگ مشابه است، از این ساختار باید اجتناب شود.
(2) خوشه بندی چند فرکانس
متفاوت از خوشه‌بندی تک فرکانس، که دارای یک خوشه در هر لایه است، خوشه‌بندی چند فرکانسی شامل چندین لایه و هر لایه شامل چندین خوشه است. در یک شبکه خوشه ای، گره های شبکه را می توان به خوشه های متعدد تقسیم کرد. گره های مختلف در یک خوشه با توجه به سطوحشان به گره های سر خوشه و گره های عضو خوشه تقسیم می شوند و فرکانس های ارتباطی متفاوتی به آنها اختصاص می یابد.
در یک خوشه، گره های عضو خوشه وظایف ساده ای دارند و سربار مسیریابی شبکه را به میزان قابل توجهی افزایش نمی دهند، اما گره های سر خوشه نیاز به مدیریت خوشه دارند و اطلاعات مسیریابی پیچیده تری برای نگهداری دارند که انرژی زیادی مصرف می کند.
به طور مشابه، قابلیت های پوشش ارتباطی نیز با توجه به سطوح مختلف گره متفاوت است. هر چه سطح بالاتر باشد، قابلیت پوشش بیشتر است. از طرف دیگر، وقتی یک گره به دو سطح به طور همزمان تعلق دارد، به این معنی است که گره برای انجام چندین کار نیاز به استفاده از فرکانس های مختلف دارد، بنابراین تعداد فرکانس ها با تعداد وظایف یکسان است.
در این ساختار سر خوشه با دیگر اعضای خوشه و گره ها در لایه های دیگر خوشه ها ارتباط برقرار می کنند و ارتباطات هر لایه با یکدیگر تداخلی ندارد. این ساختار برای شبکه های خودسازماندهی بین پهپادهای بزرگ مقیاس مناسب است. در مقایسه با یک ساختار خوشه ای، مقیاس پذیری بهتر، بارگذاری بالاتر و می تواند داده های پیچیده تری را مدیریت کند.
با این حال، از آنجا که گره سر خوشه نیاز به پردازش مقدار زیادی داده دارد، مصرف انرژی سریعتر از سایر گره های خوشه است، بنابراین عمر شبکه کوتاهتر از ساختار خوشه بندی تک فرکانس است. علاوه بر این، انتخاب گره های سر خوشه در هر لایه در شبکه خوشه بندی ثابت نیست و هر گره می تواند به عنوان سر خوشه کار کند. برای یک گره خاص، اینکه آیا می‌تواند به یک سر خوشه تبدیل شود، بستگی به ساختار شبکه دارد تا تصمیم بگیرد که آیا مکانیسم خوشه‌بندی را شروع کند یا خیر. بنابراین الگوریتم خوشه بندی شبکه نقش مهمی در شبکه خوشه بندی ایفا می کند.
زمان ارسال: ژوئن-21-2024
