마이크로 드론 떼MESH 네트워크는 드론 분야에서 모바일 임시 네트워크를 추가로 적용한 것입니다. 일반적인 모바일 AD Hoc 네트워크와 달리 드론 메시 네트워크의 네트워크 노드는 이동 중 지형의 영향을 받지 않으며 속도는 일반적으로 기존 모바일 자체 구성 네트워크보다 훨씬 빠릅니다.
네트워크 구조는 대부분 분산되어 있습니다. 장점은 네트워크의 소수의 노드에 의해 라우팅 선택이 완료된다는 것입니다. 이는 노드 간 네트워크 정보 교환을 줄일 뿐만 아니라 과도하게 중앙화된 라우팅 제어의 단점을 극복합니다.
UAV 떼의 네트워크 구조메시 네트워크평면구조와 군집구조로 나눌 수 있다.
평면 구조에서는 네트워크의 견고성과 보안성이 높지만 확장성이 약하여 소규모 자체 구성 네트워크에 적합합니다.
클러스터 구조에서 네트워크는 확장성이 뛰어나 대규모 드론 떼 임시 네트워킹에 더 적합합니다.
평면 구조
평면 구조는 P2P(Peer-to-Peer) 구조라고도 합니다. 이 구조에서는 각 노드는 에너지 분배, 네트워크 구조, 라우팅 선택 측면에서 동일합니다.
제한된 수의 드론 노드와 간단한 배포로 인해 네트워크는 강력하고 보안성이 높으며 채널 간 간섭이 적습니다.
그러나 노드 수가 증가할수록 각 노드에 저장되는 라우팅 테이블과 작업 정보가 늘어나고, 네트워크 부하가 증가하며, 시스템 제어 오버헤드가 급격히 증가하여 시스템 제어가 어려워지고 붕괴되기 쉽습니다.
따라서 평면 구조는 동시에 많은 수의 노드를 가질 수 없어 확장성이 떨어지며 소규모 MESH 네트워크에만 적합합니다.
클러스터링 구조
클러스터링 구조는 드론 노드를 다양한 기능에 따라 여러 하위 네트워크로 나누는 것입니다. 각 하위 네트워크에서는 하위 네트워크의 명령 제어 센터 역할을 하고 네트워크의 다른 노드를 연결하는 기능을 하는 핵심 노드가 선택됩니다.
클러스터링 구조 내 각 하위 네트워크의 핵심 노드는 서로 연결되어 통신됩니다. 비키 노드 간의 정보 교환은 키 노드를 통하거나 직접 이루어질 수 있습니다.
전체 하위 네트워크의 핵심 노드와 핵심이 아닌 노드가 함께 클러스터링 네트워크를 구성합니다. 다양한 노드 구성에 따라 단일 주파수 클러스터링과 다중 주파수 클러스터링으로 더 나눌 수 있습니다.
(1) 단일 주파수 클러스터링
단일 주파수 클러스터링 구조에는 네트워크에 클러스터 헤드/비클러스터 헤드 노드, 게이트웨이/분산 게이트웨이 노드의 네 가지 유형의 노드가 있습니다. 백본 링크는 클러스터 헤드와 게이트웨이 노드로 구성됩니다. 각 노드는 동일한 주파수로 통신합니다.
이 구조는 네트워크 형성이 간단하고 빠르며, 주파수 대역 활용률도 높습니다. 그러나 이러한 네트워크 구조는 네트워크의 노드 수가 증가할 때 채널 간 누화와 같은 자원 제약이 발생하기 쉽습니다.
동일 주파수 간섭으로 인한 임무 수행 실패를 방지하기 위해 대규모 드론 자가 조직 네트워크에서 각 클러스터의 반경이 유사한 경우 이 구조를 피해야 합니다.
(2)다중 주파수 클러스터링
계층당 하나의 클러스터를 갖는 단일 주파수 클러스터링과 달리 다중 주파수 클러스터링에는 여러 레이어가 포함되며 각 레이어에는 여러 클러스터가 포함됩니다. 클러스터링된 네트워크에서 네트워크 노드는 여러 클러스터로 나눌 수 있습니다. 클러스터 내의 여러 노드는 수준에 따라 클러스터 헤드 노드와 클러스터 멤버 노드로 구분되며 서로 다른 통신 주파수가 할당됩니다.
클러스터에서 클러스터 멤버 노드는 간단한 작업을 수행하므로 네트워크 라우팅 오버헤드가 크게 증가하지 않지만, 클러스터 헤드 노드는 클러스터를 관리해야 하고 유지 관리하기 위해 더 복잡한 라우팅 정보가 필요하므로 많은 에너지를 소비합니다.
마찬가지로 통신 범위 기능도 노드 수준에 따라 다릅니다. 레벨이 높을수록 커버리지 능력이 커집니다. 반면에 노드가 동시에 두 수준에 속한다는 것은 노드가 여러 작업을 수행하기 위해 서로 다른 빈도를 사용해야 한다는 의미이므로 빈도 수는 작업 수와 동일합니다.
이 구조에서 클러스터 헤드는 클러스터 내의 다른 멤버 및 클러스터의 다른 계층에 있는 노드와 통신하며, 각 계층의 통신은 서로 간섭하지 않습니다. 이 구조는 대규모 드론 간의 네트워크 자체 구성에 적합합니다. 단일 클러스터 구조에 비해 확장성이 뛰어나고 로드가 높으며 더 복잡한 데이터를 처리할 수 있습니다.
그러나 클러스터 헤드 노드는 많은 양의 데이터를 처리해야 하기 때문에 다른 클러스터 노드에 비해 에너지 소비가 빠르므로 단일 주파수 클러스터링 구조에 비해 네트워크 수명이 짧습니다. 또한 클러스터링 네트워크의 각 계층에서 클러스터 헤드 노드의 선택은 고정되어 있지 않으며 모든 노드가 클러스터 헤드로 작동할 수 있습니다. 특정 노드의 경우 클러스터 헤드가 될 수 있는지 여부는 클러스터링 메커니즘을 시작할지 여부를 결정하는 네트워크 구조에 따라 다릅니다. 따라서 네트워크 클러스터링 알고리즘은 클러스터링 네트워크에서 중요한 역할을 합니다.
게시 시간: 2024년 6월 21일
