MikrodroneparviaMESH-verkko on mobiili ad-hoc-verkkojen lisäsovellus droonien alalla. Poiketen tavallisesta mobiili AD hoc -verkosta, drone mesh -verkkojen verkkosolmuihin ei vaikuta maasto liikkeen aikana, ja niiden nopeus on yleensä paljon nopeampi kuin perinteisten mobiilien itseorganisoituvien verkkojen nopeus.
Sen verkkorakenne on pääosin hajautettu. Etuna on, että reititysvalinnan suorittaa pieni määrä solmuja verkossa. Tämä ei ainoastaan vähennä verkkotietojen vaihtoa solmujen välillä, vaan myös ohittaa ylikeskitetyn reitityksen hallinnan haitan.
UAV-parven verkkorakenneMESH-verkotvoidaan jakaa tasomaiseen rakenteeseen ja klusteroituun rakenteeseen.
Tasomaisessa rakenteessa verkossa on korkea robustisuus ja turvallisuus, mutta heikko skaalautuvuus, mikä sopii pienimuotoisiin itseorganisoituviin verkkoihin.
Klusterirakenteessa verkolla on vahva skaalautuvuus ja se soveltuu paremmin suuren mittakaavan drone-parvi-ad-hoc -verkottamiseen.
Tasorakenne
Tasomaista rakennetta kutsutaan myös vertaisrakenteeksi. Tässä rakenteessa jokainen solmu on sama energian jakelun, verkkorakenteen ja reitityksen valinnan suhteen.
Drone-solmujen rajallisesta määrästä ja yksinkertaisesta jakelusta johtuen verkossa on vahva robustisuus ja korkea turvallisuus, ja kanavien välinen häiriö on pieni.
Kuitenkin, kun solmujen lukumäärä kasvaa, kuhunkin solmuun tallennetut reititystaulukko- ja tehtävätiedot kasvavat, verkon kuormitus kasvaa ja järjestelmän ohjausylimäärä kasvaa jyrkästi, mikä tekee järjestelmästä vaikeasti hallittavan ja alttiita romahtamiseen.
Siksi tasomaisessa rakenteessa ei voi olla suurta määrää solmuja samanaikaisesti, mikä johtaa huonoon skaalautumiseen ja sopii vain pienimuotoisiin MESH-verkkoihin.
Klusterin rakenne
Klusterointirakenteen tarkoituksena on jakaa drone-solmut useisiin eri aliverkkoihin niiden eri toimintojen mukaan. Jokaisessa aliverkossa valitaan avainsolmu, jonka tehtävänä on toimia aliverkon komento-ohjauskeskuksena ja yhdistää muita verkon solmuja.
Kunkin aliverkon avainsolmut klusterointirakenteessa ovat yhteydessä toisiinsa ja kommunikoivat keskenään. Tiedonvaihto ei-avainsolmujen välillä voidaan suorittaa avainsolmujen kautta tai suoraan.
Koko aliverkon avainsolmut ja ei-avainsolmut muodostavat yhdessä klusterointiverkon. Eri solmukonfiguraatioiden mukaan se voidaan jakaa edelleen yksitaajuiseen klusterointiin ja monitaajuusklusterointiin.
(1)Yksitaajuinen klusterointi
Yksitaajuisessa klusterointirakenteessa verkossa on neljän tyyppisiä solmuja, nimittäin klusterin pää / ei-klusterin pääsolmut, yhdyskäytävä / hajautetut yhdyskäytäväsolmut. Runkolinkki koostuu klusterin pää- ja yhdyskäytäväsolmuista. Jokainen solmu kommunikoi samalla taajuudella.
Tämä rakenne on yksinkertainen ja nopea muodostaa verkko, ja myös taajuuskaistan käyttöaste on korkeampi. Tämä verkkorakenne on kuitenkin altis resurssirajoitteille, kuten kanavien väliselle ylikuulumiselle, kun verkon solmujen määrä kasvaa.
Jotta vältetään yhteistaajuuden häiriöistä johtuva tehtävän suorittamisen epäonnistuminen, tätä rakennetta tulisi välttää, kun kunkin klusterin säde on samanlainen laajamittaisessa drone-itseorganisoituvassa verkossa.
(2)Monitaajuusklusterointi
Toisin kuin yksitaajuinen klusteri, jossa on yksi klusteri kerrosta kohti, monitaajuinen klusteri sisältää useita kerroksia ja jokainen kerros sisältää useita klustereita. Klusteroidussa verkossa verkkosolmut voidaan jakaa useisiin klustereihin. Klusterin eri solmut jaetaan tasojen mukaan klusterin pääsolmuihin ja klusterin jäsensolmuihin, ja niille on määritetty eri viestintätaajuudet.
Klusterissa klusterin jäsensolmuilla on yksinkertaisia tehtäviä, eivätkä ne lisää merkittävästi verkon reitityskustannuksia, mutta klusterin pääsolmujen on hallittava klusteria ja ylläpidettävä monimutkaisempia reititystietoja, mikä kuluttaa paljon energiaa.
Vastaavasti myös viestintäpeittomahdollisuudet vaihtelevat eri solmutasojen mukaan. Mitä korkeampi taso, sitä suurempi peittokyky. Toisaalta, kun solmu kuuluu kahdelle tasolle samanaikaisesti, se tarkoittaa, että solmun on käytettävä eri taajuuksia useiden tehtävien suorittamiseen, joten taajuuksien määrä on sama kuin tehtävien määrä.
Tässä rakenteessa klusterin pää kommunikoi muiden klusterin jäsenten ja muiden klusterikerrosten solmujen kanssa, ja kunkin kerroksen viestintä ei häiritse toisiaan. Tämä rakenne sopii itseorganisoituviin verkostoihin suurten droonien välillä. Verrattuna yhteen klusterirakenteeseen, sillä on parempi skaalautuvuus, suurempi kuormitus ja se pystyy käsittelemään monimutkaisempaa tietoa.
Koska klusterin pääsolmun on kuitenkin käsiteltävä suuri määrä dataa, energiankulutus on nopeampaa kuin muut klusterisolmut, joten verkon käyttöikä on lyhyempi kuin yksitaajuinen klusterirakenne. Lisäksi klusterin pääsolmujen valinta klusteriverkon jokaisessa kerroksessa ei ole kiinteä, ja mikä tahansa solmu voi toimia klusterin päänä. Tietylle solmulle se, voiko siitä tulla klusterin pää, riippuu verkon rakenteesta päättääkseen, käynnistetäänkö klusterointimekanismi. Siksi verkon klusterointialgoritmilla on tärkeä rooli klusterointiverkossa.
Postitusaika: 21.6.2024
