Kawanan drone mikroJaringan MESH adalah aplikasi lanjutan dari jaringan ad-hoc seluler di bidang drone. Berbeda dari jaringan AD hoc seluler pada umumnya, node jaringan dalam jaringan drone mesh tidak terpengaruh oleh medan selama pergerakan, dan kecepatannya umumnya jauh lebih cepat daripada jaringan swakelola seluler tradisional.
Struktur jaringannya sebagian besar terdistribusi. Keuntungannya adalah pemilihan routing diselesaikan oleh sejumlah kecil node dalam jaringan. Hal ini tidak hanya mengurangi pertukaran informasi jaringan antar node tetapi juga mengatasi kelemahan kontrol routing yang terlalu terpusat.
Struktur jaringan kawanan UAVjaringan MESHdapat dibagi menjadi struktur planar dan struktur berkerumun.
Dalam struktur planar, jaringan memiliki ketahanan dan keamanan yang tinggi, tetapi skalabilitasnya lemah, sehingga cocok untuk jaringan yang mengatur dirinya sendiri dalam skala kecil.
Dalam struktur cluster, jaringan memiliki skalabilitas yang kuat dan lebih cocok untuk jaringan ad-hoc gerombolan drone skala besar.
Struktur Planar
Struktur planar juga disebut struktur peer-to-peer. Dalam struktur ini, setiap node sama dalam hal distribusi energi, struktur jaringan, dan pemilihan routing.
Karena terbatasnya jumlah node drone dan distribusinya yang sederhana, jaringan ini memiliki ketahanan yang kuat dan keamanan yang tinggi, serta interferensi antar saluran yang kecil.
Namun, seiring bertambahnya jumlah node, tabel perutean dan informasi tugas yang disimpan di setiap node bertambah, beban jaringan meningkat, dan overhead kendali sistem meningkat tajam, membuat sistem sulit dikendalikan dan rentan runtuh.
Oleh karena itu, struktur planar tidak dapat memiliki banyak node secara bersamaan, sehingga menghasilkan skalabilitas yang buruk dan hanya cocok untuk jaringan MESH skala kecil.
Struktur Pengelompokan
Struktur clustering adalah membagi node drone menjadi beberapa sub-jaringan yang berbeda sesuai dengan fungsinya yang berbeda. Di setiap sub-jaringan, sebuah simpul kunci dipilih, yang fungsinya sebagai pusat kendali perintah sub-jaringan dan untuk menghubungkan simpul-simpul lain dalam jaringan.
Node kunci dari setiap subjaringan dalam struktur clustering terhubung dan berkomunikasi satu sama lain. Pertukaran informasi antar node bukan kunci dapat dilakukan melalui node kunci maupun secara langsung.
Node kunci dan node non-kunci dari seluruh sub-jaringan bersama-sama membentuk jaringan pengelompokan. Menurut konfigurasi node yang berbeda, pengelompokan ini dapat dibagi lagi menjadi pengelompokan frekuensi tunggal dan pengelompokan multi-frekuensi.
(1) Pengelompokan frekuensi tunggal
Pada struktur clustering frekuensi tunggal, terdapat empat jenis node dalam jaringan, yaitu cluster head/non-cluster head node, gateway/stributed gateway node. Tautan tulang punggung terdiri dari kepala cluster dan node gateway. Setiap node berkomunikasi dengan frekuensi yang sama.
Struktur ini sederhana dan cepat untuk membentuk jaringan, dan tingkat pemanfaatan pita frekuensi juga lebih tinggi. Namun struktur jaringan ini rentan terhadap kendala sumber daya, seperti crosstalk antar saluran ketika jumlah node dalam jaringan bertambah.
Untuk menghindari kegagalan pelaksanaan misi yang disebabkan oleh interferensi frekuensi bersama, struktur ini harus dihindari ketika radius setiap cluster serupa dalam jaringan swakelola drone skala besar.
(2) Pengelompokan Multi-frekuensi
Berbeda dengan pengelompokan frekuensi tunggal yang memiliki satu cluster per lapisan, pengelompokan multifrekuensi berisi beberapa lapisan, dan setiap lapisan berisi beberapa cluster. Dalam jaringan berkerumun, node jaringan dapat dibagi menjadi beberapa cluster. Node yang berbeda dalam sebuah cluster dibagi menjadi node kepala cluster dan node anggota cluster sesuai dengan levelnya, dan frekuensi komunikasi yang berbeda ditetapkan.
Dalam sebuah cluster, node anggota cluster memiliki tugas yang sederhana dan tidak akan meningkatkan overhead perutean jaringan secara signifikan, namun node kepala cluster perlu mengelola cluster, dan memiliki informasi perutean yang lebih kompleks untuk dipelihara, yang menghabiskan banyak energi.
Demikian pula, kemampuan jangkauan komunikasi juga bervariasi menurut tingkat node yang berbeda. Semakin tinggi levelnya, semakin besar kemampuan cakupannya. Sebaliknya, jika sebuah node berada pada dua level pada waktu yang sama, berarti node tersebut perlu menggunakan frekuensi yang berbeda untuk melakukan banyak tugas, sehingga jumlah frekuensinya sama dengan jumlah tugas.
Dalam struktur ini, kepala cluster berkomunikasi dengan anggota lain dalam cluster dan node di lapisan cluster lainnya, dan komunikasi setiap lapisan tidak saling mengganggu. Struktur ini cocok untuk jaringan yang mengatur dirinya sendiri antara drone skala besar. Dibandingkan dengan struktur cluster tunggal, struktur ini memiliki skalabilitas yang lebih baik, beban yang lebih tinggi, dan dapat menangani data yang lebih kompleks.
Namun, karena node kepala cluster perlu memproses data dalam jumlah besar, konsumsi energinya lebih cepat dibandingkan node cluster lainnya, sehingga umur jaringan lebih pendek dibandingkan struktur clustering frekuensi tunggal. Selain itu, pemilihan node kepala cluster pada setiap lapisan dalam jaringan clustering tidak tetap, dan node mana pun dapat berfungsi sebagai kepala cluster. Untuk node tertentu, apakah dapat menjadi cluster head bergantung pada struktur jaringan untuk memutuskan apakah akan memulai mekanisme clustering. Oleh karena itu, algoritma clustering jaringan memegang peranan penting dalam clustering jaringan.
Waktu posting: 21 Juni 2024
