Roje mikrodronówSieć MESH to kolejne zastosowanie mobilnych sieci ad-hoc w dziedzinie dronów.W odróżnieniu od zwykłej mobilnej sieci AD hoc, na węzły sieci w sieciach typu mesh dronów nie wpływa teren podczas ruchu, a ich prędkość jest na ogół znacznie większa niż w przypadku tradycyjnych mobilnych, samoorganizujących się sieci.
Struktura sieci jest w większości rozproszona.Zaletą jest to, że wyboru routingu dokonuje niewielka liczba węzłów w sieci.To nie tylko zmniejsza wymianę informacji sieciowych między węzłami, ale także eliminuje wadę nadmiernie scentralizowanej kontroli routingu.
Struktura sieciowa roju UAVSieci MESHmożna podzielić na strukturę płaską i strukturę klastrową.
W strukturze planarnej sieć charakteryzuje się wysoką wytrzymałością i bezpieczeństwem, ale słabą skalowalnością, co jest odpowiednie dla samoorganizujących się sieci o małej skali.
W strukturze klastrowej sieć ma dużą skalowalność i jest bardziej odpowiednia do tworzenia sieci ad hoc roju dronów na dużą skalę.
Struktura planarna
Struktura planarna jest również nazywana strukturą peer-to-peer.W tej strukturze każdy węzeł jest taki sam pod względem dystrybucji energii, struktury sieci i wyboru trasy.
Ze względu na ograniczoną liczbę węzłów dronów i prostą dystrybucję sieć charakteryzuje się dużą wytrzymałością i wysokim bezpieczeństwem, a zakłócenia między kanałami są niewielkie.
Jednakże wraz ze wzrostem liczby węzłów zwiększa się tablica routingu i informacje o zadaniach przechowywane w każdym węźle, wzrasta obciążenie sieci, a narzut związany z kontrolą systemu gwałtownie wzrasta, co sprawia, że system jest trudny do kontrolowania i podatny na awarie.
Dlatego struktura planarna nie może mieć jednocześnie dużej liczby węzłów, co skutkuje słabą skalowalnością i nadaje się tylko do małych sieci MESH.
Struktura klastrowa
Struktura klastrowa polega na podziale węzłów dronów na kilka różnych podsieci w zależności od ich różnych funkcji.W każdej podsieci wybierany jest węzeł kluczowy, którego funkcją jest pełnienie roli centrum dowodzenia podsieci oraz łączenie innych węzłów w sieci.
Kluczowe węzły każdej podsieci w strukturze klastrowej są połączone i komunikują się ze sobą.Wymiana informacji pomiędzy węzłami niekluczowymi może odbywać się poprzez węzły kluczowe lub bezpośrednio.
Węzły kluczowe i węzły niekluczowe całej podsieci tworzą razem sieć klastrową.Według różnych konfiguracji węzłów można je dalej podzielić na klastry jednoczęstotliwościowe i klastry wieloczęstotliwościowe.
(1) Klastrowanie o pojedynczej częstotliwości
W strukturze klastrowej o pojedynczej częstotliwości w sieci występują cztery typy węzłów, mianowicie węzły główne klastra/węzły główne nieklastrowe, węzły bramowe/bramy rozproszone.Łącze szkieletowe składa się z węzłów głównych klastra i bram.Każdy węzeł komunikuje się z tą samą częstotliwością.
Struktura ta pozwala na proste i szybkie utworzenie sieci, a stopień wykorzystania pasma częstotliwości jest również wyższy.Jednakże ta struktura sieci jest podatna na ograniczenia zasobów, takie jak przesłuchy między kanałami, gdy wzrasta liczba węzłów w sieci.
Aby uniknąć niepowodzenia realizacji misji spowodowanego zakłóceniami częstotliwości, należy unikać tej struktury, gdy promień każdego klastra jest podobny w wielkoskalowej samoorganizującej się sieci dronów.
(2) Klastrowanie wieloczęstotliwościowe
W odróżnieniu od klastrowania jednoczęstotliwościowego, w którym na warstwę przypada jeden klaster, klastrowanie wieloczęstotliwościowe składa się z kilku warstw, a każda warstwa zawiera kilka klastrów.W sieci klastrowej węzły sieciowe można podzielić na wiele klastrów.Różne węzły w klastrze są podzielone na węzły główne klastra i węzły członkowskie klastra zgodnie z ich poziomami i przypisane są różne częstotliwości komunikacyjne.
W klastrze węzły członkowskie klastra mają proste zadania i nie zwiększają znacząco narzutu na routing sieciowy, ale węzły główne klastra muszą zarządzać klastrem i muszą utrzymywać bardziej złożone informacje o routingu, co zużywa dużo energii.
Podobnie możliwości zasięgu komunikacji również różnią się w zależności od różnych poziomów węzłów.Im wyższy poziom, tym większy zasięg.Z drugiej strony, gdy węzeł należy jednocześnie do dwóch poziomów, oznacza to, że węzeł musi wykorzystywać różne częstotliwości do wykonywania wielu zadań, więc liczba częstotliwości jest równa liczbie zadań.
W tej strukturze głowa klastra komunikuje się z pozostałymi członkami klastra oraz węzłami w innych warstwach klastrów, a komunikacja poszczególnych warstw nie zakłóca się wzajemnie.Struktura ta nadaje się do samoorganizujących się sieci pomiędzy dronami na dużą skalę.W porównaniu ze strukturą jednoklastrową ma lepszą skalowalność, większe obciążenie i może obsługiwać bardziej złożone dane.
Ponieważ jednak węzeł główny klastra musi przetwarzać dużą ilość danych, zużycie energii jest większe niż w przypadku innych węzłów klastra, przez co żywotność sieci jest krótsza niż w przypadku struktury klastrowej o pojedynczej częstotliwości.Ponadto wybór węzłów głównych klastra w każdej warstwie sieci klastrowej nie jest ustalony i każdy węzeł może pełnić funkcję głowy klastra.W przypadku danego węzła to, czy może on stać się głową klastra, zależy od struktury sieci, która decyduje o uruchomieniu mechanizmu klastrowania.Dlatego algorytm klastrowania sieci odgrywa ważną rolę w sieci klastrowej.
Czas publikacji: 21 czerwca 2024 r
