Mikro-drón rajokA MESH hálózat a mobil ad-hoc hálózatok további alkalmazása a drónok területén. Az elterjedt mobil AD hoc hálózattól eltérően a drone mesh hálózatok hálózati csomópontjait mozgás közben nem befolyásolja a terep, sebességük általában sokkal gyorsabb, mint a hagyományos mobil önszerveződő hálózatoké.
Hálózati felépítése többnyire elosztott. Ennek előnye, hogy az útválasztást a hálózat kis számú csomópontja végzi el. Ez nemcsak a csomópontok közötti hálózati információcserét csökkenti, hanem kiküszöböli a túlzottan központosított útválasztási vezérlés hátrányát is.
Az UAV-raj hálózati struktúrájaMESH hálózatoksíkszerkezetre és klaszteres szerkezetre osztható.
A síkbeli felépítésben a hálózat nagy robusztussággal és biztonsággal, de gyenge skálázhatósággal rendelkezik, amely alkalmas kis léptékű önszerveződő hálózatokra.
A fürtözött struktúrában a hálózat erős skálázhatósággal rendelkezik, és alkalmasabb nagyméretű drónrajok ad-hoc hálózatépítésére.
Síkszerkezet
A síkbeli szerkezetet peer-to-peer struktúrának is nevezik. Ebben a struktúrában minden csomópont azonos az energiaelosztás, a hálózati struktúra és az útvonalválasztás szempontjából.
A drón csomópontok korlátozott száma és az egyszerű elosztás miatt a hálózat erős robusztussággal és magas biztonsággal rendelkezik, a csatornák közötti interferencia kicsi.
A csomópontok számának növekedésével azonban az egyes csomópontokban tárolt útválasztási tábla és feladatinformáció növekszik, nő a hálózat terhelése és a rendszervezérlési többletterhelés meredeken növekszik, így a rendszer nehezen vezérelhető, és hajlamos az összeomlásra.
Emiatt a síkszerkezetben nem lehet egyszerre nagy számú csomópont, ami rossz skálázhatóságot eredményez, és csak kisméretű MESH hálózatokhoz alkalmas.
Klaszterezési struktúra
A klaszterezési struktúra célja, hogy a drón csomópontokat több különböző alhálózatra osztja fel, különböző funkcióik szerint. Minden alhálózatban kiválasztunk egy kulcscsomópontot, amelynek az a feladata, hogy az alhálózat parancsvezérlő központjaként szolgáljon, és összekapcsolja a hálózat többi csomópontját.
A klaszterezési struktúrában az egyes alhálózatok kulcscsomópontjai össze vannak kötve és kommunikálnak egymással. A nem kulcscsomópontok közötti információcsere kulcscsomópontokon keresztül vagy közvetlenül is végrehajtható.
A teljes alhálózat kulcscsomópontjai és nem kulcscsomópontjai együtt alkotnak egy klaszterhálózatot. Különböző csomópont-konfigurációk szerint tovább osztható egyfrekvenciás klaszterezésre és többfrekvenciás klaszterezésre.
(1) Egyfrekvenciás klaszterezés
Az egyfrekvenciás klaszterezési struktúrában négyféle csomópont van a hálózatban, nevezetesen fürtfej/nem fürtfej csomópont, átjáró/elosztott átjáró csomópont. A gerinchálózati hivatkozás fürtfejből és átjárócsomópontokból áll. Minden csomópont azonos frekvenciával kommunikál.
Ezzel a struktúrával egyszerűen és gyorsan lehet hálózatot alkotni, és a frekvenciasáv kihasználtsága is magasabb. Ez a hálózati struktúra azonban hajlamos az erőforrás-korlátozásokra, például a csatornák közötti áthallásra, amikor a hálózat csomópontjainak száma növekszik.
A kofrekvenciás interferencia okozta küldetés-végrehajtási sikertelenség elkerülése érdekében ezt a struktúrát el kell kerülni, ha az egyes klaszterek sugara hasonló egy nagyméretű drón önszerveződő hálózatban.
(2) Többfrekvenciás klaszterezés
Az egyfrekvenciás klaszterezéstől eltérően, amely rétegenként egy klasztert tartalmaz, a többfrekvenciás fürtözés több réteget tartalmaz, és minden réteg több klasztert tartalmaz. Egy fürtözött hálózatban a hálózati csomópontok több fürtre oszthatók. A fürt különböző csomópontjait szintjük szerint fürtfőcsomópontokra és fürttagcsomópontokra osztják, és különböző kommunikációs frekvenciákat rendelnek hozzá.
Egy fürtben a fürttag csomópontjai egyszerű feladatokat látnak el, és nem növelik jelentősen a hálózati útválasztási többletterhelést, de a fürt fő csomópontjainak kezelniük kell a fürtöt, és összetettebb útválasztási információkat kell karbantartani, ami sok energiát fogyaszt.
Hasonlóképpen, a kommunikációs lefedettségi képességek is változnak a különböző csomóponti szintek szerint. Minél magasabb a szint, annál nagyobb a lefedettség. Másrészt, ha egy csomópont egyszerre két szinthez tartozik, az azt jelenti, hogy a csomópontnak különböző frekvenciákat kell használnia több feladat végrehajtásához, így a gyakoriságok száma megegyezik a feladatok számával.
Ebben a struktúrában a fürtfej kommunikál a fürt többi tagjával és a fürt más rétegeiben lévő csomópontokkal, és az egyes rétegek kommunikációja nem zavarja egymást. Ez a szerkezet alkalmas nagyméretű drónok közötti önszerveződő hálózatok kialakítására. Az egyetlen fürtstruktúrához képest jobb a méretezhetősége, nagyobb a terhelése, és összetettebb adatokat is képes kezelni.
Mivel azonban a fürt fő csomópontjának nagy mennyiségű adatot kell feldolgoznia, az energiafogyasztás gyorsabb, mint a többi fürtcsomópont, így a hálózat élettartama rövidebb, mint az egyfrekvenciás klaszterezési struktúra. Ezenkívül a fürtfej-csomópontok kiválasztása a fürthálózat egyes rétegeiben nem rögzített, és bármely csomópont működhet fürtfejként. Egy adott csomópont esetében az, hogy fürtfejlé válhat-e, a hálózati struktúrától függ, és eldönti, hogy elindítja-e a fürtözési mechanizmust. Ezért a hálózati klaszterezési algoritmus fontos szerepet játszik a klaszterhálózatban.
Feladás időpontja: 2024. június 21
