Enxames de microdronesA rede MESH é unha aplicación máis das redes móbiles ad-hoc no campo dos drons. A diferenza da rede móbil AD hoc común, os nodos de rede das redes de malla de drons non se ven afectados polo terreo durante o movemento e, en xeral, a súa velocidade é moito máis rápida que a das redes móbiles de autoorganización tradicionais.
A súa estrutura de rede está maioritariamente distribuída. A vantaxe é que a selección do enrutamento complétase cun pequeno número de nodos da rede. Isto non só reduce o intercambio de información de rede entre os nodos, senón que tamén supera a desvantaxe do control de enrutamento excesivamente centralizado.
A estrutura da rede do enxame de UAVRedes MESHpódese dividir en estrutura plana e estrutura agrupada.
Na estrutura plana, a rede ten unha alta robustez e seguridade, pero unha escalabilidade débil, que é adecuada para redes autoorganizadas a pequena escala.
Na estrutura agrupada, a rede ten unha forte escalabilidade e é máis adecuada para redes ad-hoc de enxame de drones a gran escala.
Estrutura plana
A estrutura plana tamén se denomina estrutura peer-to-peer. Nesta estrutura, cada nodo é o mesmo en termos de distribución de enerxía, estrutura de rede e selección de enrutamento.
Debido ao número limitado de nodos de drons e á distribución sinxela, a rede ten unha forte robustez e alta seguridade, e a interferencia entre as canles é pequena.
Non obstante, a medida que aumenta o número de nodos, a táboa de enrutamento e a información de tarefas almacenada en cada nodo aumenta, a carga da rede aumenta e a sobrecarga do control do sistema aumenta drasticamente, o que fai que o sistema sexa difícil de controlar e sexa propenso a colapsar.
Polo tanto, a estrutura plana non pode ter un gran número de nodos ao mesmo tempo, o que resulta nunha escalabilidade deficiente e só é apta para redes MESH a pequena escala.
Estrutura de agrupación
A estrutura de agrupación consiste en dividir os nodos do dron en varias subredes diferentes segundo as súas diferentes funcións. En cada subrede, selecciónase un nodo clave, cuxa función é servir de centro de control de comandos da subrede e conectar outros nodos da rede.
Os nodos clave de cada subrede na estrutura de agrupación están conectados e comunicados entre si. O intercambio de información entre nodos que non son clave pódese realizar a través dos nodos clave ou directamente.
Os nodos clave e os nodos non clave de toda a subrede constitúen xuntos unha rede de agrupación. Segundo as diferentes configuracións de nodos, pódese dividir aínda máis en agrupación de frecuencia única e agrupación de frecuencias múltiples.
(1)Clustering dunha soa frecuencia
Na estrutura de agrupación de frecuencia única, hai catro tipos de nodos na rede, a saber, nodos de cabeza de clúster/non de cabeza de clúster, nodos de pasarela/gateway distribuídos. A ligazón troncal componse de nodos de cabeza de clúster e pasarela. Cada nodo comunícase coa mesma frecuencia.
Esta estrutura é sinxela e rápida para formar unha rede, e a taxa de utilización da banda de frecuencia tamén é maior. Non obstante, esta estrutura de rede é propensa a limitacións de recursos, como a diafonía entre canles cando o número de nodos da rede aumenta.
Para evitar o fallo da execución da misión causada pola interferencia de cofrecuencia, esta estrutura debe evitarse cando o raio de cada clúster é similar nunha rede de autoorganización de drons a gran escala.
(2) Agrupación de frecuencias múltiples
A diferenza da agrupación de frecuencia única, que ten un clúster por capa, a agrupación de frecuencias múltiples contén varias capas e cada capa contén varios clústeres. Nunha rede agrupada, os nodos de rede pódense dividir en varios clústeres. Os distintos nodos dun clúster divídense en nodos cabeza de clúster e nodos membros do clúster segundo os seus niveis, e asígnanse diferentes frecuencias de comunicación.
Nun clúster, os nodos membros do clúster teñen tarefas sinxelas e non aumentarán significativamente a sobrecarga do enrutamento da rede, pero os nodos principais do clúster necesitan xestionar o clúster e ter información de enrutamento máis complexa para manter, o que consome moita enerxía.
Do mesmo xeito, as capacidades de cobertura de comunicación tamén varían segundo os diferentes niveis de nodo. Canto maior sexa o nivel, maior será a capacidade de cobertura. Por outra banda, cando un nodo pertence a dous niveis ao mesmo tempo, significa que o nodo necesita utilizar diferentes frecuencias para realizar varias tarefas, polo que o número de frecuencias é o mesmo que o número de tarefas.
Nesta estrutura, a cabeza do clúster comunícase con outros membros do clúster e cos nós doutras capas de clústeres, e as comunicacións de cada capa non interfiren entre si. Esta estrutura é adecuada para redes de autoorganización entre drons a gran escala. En comparación cunha estrutura de clúster único, ten unha mellor escalabilidade, maior carga e pode xestionar datos máis complexos.
Non obstante, debido a que o nodo principal do clúster necesita procesar unha gran cantidade de datos, o consumo de enerxía é máis rápido que outros nodos do clúster, polo que a vida útil da rede é máis curta que a estrutura de agrupación de frecuencia única. Ademais, a selección de nodos de cabeza de clúster en cada capa da rede de agrupación non está fixada e calquera nodo pode funcionar como cabeza de clúster. Para un determinado nodo, se pode converterse nun xefe de clúster depende da estrutura da rede para decidir se se inicia o mecanismo de agrupación. Polo tanto, o algoritmo de agrupación de redes xoga un papel importante na rede de agrupación.
Hora de publicación: 21-Xun-2024
