MikrodronesvermerMESH-nettverket er en ytterligere anvendelse av mobile ad-hoc-nettverk innen droner. Forskjellig fra det vanlige mobile AD hoc-nettverket, påvirkes ikke nettverksnoder i drone-nettverk av terreng under bevegelse, og hastigheten deres er generelt mye raskere enn for tradisjonelle mobile selvorganiserende nettverk.
Nettverksstrukturen er for det meste distribuert. Fordelen er at rutingsvalg fullføres av et lite antall noder i nettverket. Dette reduserer ikke bare nettverksinformasjonsutvekslingen mellom noder, men overvinner også ulempen med oversentralisert rutingkontroll.
Nettverksstrukturen til UAV-svermMESH-nettverkkan deles inn i plan struktur og klyngestruktur.
I planstrukturen har nettverket høy robusthet og sikkerhet, men svak skalerbarhet, som egner seg for småskala selvorganiserende nettverk.
I den grupperte strukturen har nettverket sterk skalerbarhet og er mer egnet for ad-hoc-nettverk med dronesverm i stor skala.
Plan struktur
Den plane strukturen kalles også en peer-to-peer-struktur. I denne strukturen er hver node den samme når det gjelder energidistribusjon, nettverksstruktur og valg av ruting.
På grunn av begrenset antall drone-noder og enkel distribusjon har nettverket sterk robusthet og høy sikkerhet, og interferensen mellom kanalene er liten.
Etter hvert som antallet noder øker, øker imidlertid rutingtabellen og oppgaveinformasjonen som er lagret i hver node, nettverksbelastningen øker, og systemkontrolloverheaden øker kraftig, noe som gjør systemet vanskelig å kontrollere og utsatt for å kollapse.
Derfor kan ikke den plane strukturen ha et stort antall noder samtidig, noe som resulterer i dårlig skalerbarhet og er kun egnet for småskala MESH-nettverk.
Klyngestruktur
Klyngestrukturen er å dele drone-nodene inn i flere forskjellige undernettverk i henhold til deres forskjellige funksjoner. I hvert delnettverk velges en nøkkelnode, hvis funksjon er å tjene som kommandokontrollsenter for delnettverket og koble sammen andre noder i nettverket.
Nøkkelnodene til hvert delnettverk i klyngestrukturen er koblet sammen og kommunisert med hverandre. Informasjonsutveksling mellom ikke-nøkkelnoder kan utføres gjennom nøkkelnoder eller direkte.
Nøkkelnodene og ikke-nøkkelnodene til hele undernettverket utgjør til sammen et klyngenettverk. I henhold til forskjellige nodekonfigurasjoner kan den videre deles inn i enkeltfrekvensklynger og flerfrekvensklynger.
(1)Enkeltfrekvensklynger
I enkeltfrekvensklyngestrukturen er det fire typer noder i nettverket, nemlig klyngehode/ikke-klyngehodenoder, gateway/distribuerte gatewaynoder. Ryggraden består av klyngehode og gateway-noder. Hver node kommuniserer med samme frekvens.
Denne strukturen er enkel og rask å danne et nettverk, og frekvensbåndutnyttelsesgraden er også høyere. Imidlertid er denne nettverksstrukturen utsatt for ressursbegrensninger, slik som krysstale mellom kanaler når antall noder i nettverket øker.
For å unngå svikt i oppdragsutførelsen forårsaket av samfrekvensinterferens, bør denne strukturen unngås når radiusen til hver klynge er lik i et selvorganiserende dronenettverk i stor skala.
(2)Multi-frekvens Clustering
Forskjellig fra enkeltfrekvensklynger, som har en klynge per lag, inneholder flerfrekvensklynger flere lag, og hvert lag inneholder flere klynger. I et klynget nettverk kan nettverksnoder deles inn i flere klynger. Ulike noder i en klynge er delt inn i klyngehodenoder og klyngemedlemsnoder i henhold til deres nivåer, og forskjellige kommunikasjonsfrekvenser er tildelt.
I en klynge har klyngemedlemsnoder enkle oppgaver og vil ikke øke nettverksrutingen vesentlig, men klyngehodenoder må administrere klyngen og ha mer kompleks rutinginformasjon å vedlikeholde, noe som bruker mye energi.
På samme måte varierer også kommunikasjonsdekningskapasiteten i henhold til ulike nodenivåer. Jo høyere nivå, jo større dekningsevne. På den annen side, når en node tilhører to nivåer samtidig, betyr det at noden må bruke forskjellige frekvenser for å utføre flere oppgaver, så antallet frekvenser er det samme som antall oppgaver.
I denne strukturen kommuniserer klyngehodet med andre medlemmer i klyngen og noder i andre lag av klynger, og kommunikasjonen til hvert lag forstyrrer ikke hverandre. Denne strukturen er egnet for selvorganiserende nettverk mellom store droner. Sammenlignet med en enkelt klyngestruktur har den bedre skalerbarhet, høyere belastning og kan håndtere mer komplekse data.
Men fordi klyngehodenoden trenger å behandle en stor mengde data, er energiforbruket raskere enn andre klyngenoder, så nettverkslevetiden er kortere enn enkeltfrekvensklyngestrukturen. I tillegg er utvalget av klyngehodenoder i hvert lag i klyngenettverket ikke fast, og enhver node kan fungere som klyngehode. For en viss node, om det kan bli et klyngehode, avhenger av nettverksstrukturen for å bestemme om klyngemekanismen skal startes. Derfor spiller nettverksklyngealgoritmen en viktig rolle i klyngenettverket.
Innleggstid: 21. juni 2024
