Enxames de micro-dronesA rede MESH é mais uma aplicação de redes móveis ad-hoc na área de drones.Diferentemente da rede AD hoc móvel comum, os nós de rede nas redes mesh de drones não são afetados pelo terreno durante o movimento e sua velocidade é geralmente muito mais rápida do que a das redes móveis auto-organizadas tradicionais.
Sua estrutura de rede é majoritariamente distribuída.A vantagem é que a seleção do roteamento é completada por um pequeno número de nós na rede.Isto não apenas reduz a troca de informações de rede entre os nós, mas também supera a desvantagem do controle de roteamento excessivamente centralizado.
A estrutura de rede do enxame de UAVRedes MESHpode ser dividido em estrutura planar e estrutura agrupada.
Na estrutura planar, a rede apresenta alta robustez e segurança, mas fraca escalabilidade, o que é adequado para redes auto-organizadas de pequena escala.
Na estrutura agrupada, a rede tem forte escalabilidade e é mais adequada para redes ad-hoc de enxames de drones em grande escala.
Estrutura Plana
A estrutura planar também é chamada de estrutura ponto a ponto.Nesta estrutura, cada nó é o mesmo em termos de distribuição de energia, estrutura de rede e seleção de roteamento.
Devido ao número limitado de nós drones e à distribuição simples, a rede possui forte robustez e alta segurança, e a interferência entre os canais é pequena.
No entanto, à medida que o número de nós aumenta, a tabela de roteamento e as informações de tarefas armazenadas em cada nó aumentam, a carga da rede aumenta e a sobrecarga de controle do sistema aumenta acentuadamente, tornando o sistema difícil de controlar e propenso ao colapso.
Portanto, a estrutura planar não pode ter um grande número de nós ao mesmo tempo, resultando em baixa escalabilidade e só é adequada para redes MESH de pequena escala.
Estrutura de agrupamento
A estrutura de cluster consiste em dividir os nós do drone em várias sub-redes diferentes, de acordo com suas diferentes funções.Em cada sub-rede é selecionado um nó chave, cuja função é servir como centro de controle de comando da sub-rede e conectar outros nós da rede.
Os nós principais de cada sub-rede na estrutura de cluster são conectados e comunicados entre si.A troca de informações entre nós não-chave pode ser realizada através de nós-chave ou diretamente.
Os nós principais e os nós não-chave de toda a sub-rede juntos constituem uma rede de cluster.De acordo com diferentes configurações de nós, ele pode ser dividido em cluster de frequência única e cluster de multifrequência.
(1) Clustering de frequência única
Na estrutura de cluster de frequência única, existem quatro tipos de nós na rede, ou seja, nós principais do cluster/não-cabeçais do cluster, nós de gateway/gateway distribuídos.O link backbone é composto de nós principais e de gateway do cluster.Cada nó se comunica com a mesma frequência.
Essa estrutura é simples e rápida para formar uma rede, e a taxa de utilização da banda de frequência também é maior.No entanto, esta estrutura de rede está sujeita a restrições de recursos, como diafonia entre canais quando o número de nós na rede aumenta.
Para evitar a falha na execução da missão causada por interferência de cofrequência, esta estrutura deve ser evitada quando o raio de cada cluster for semelhante em uma rede auto-organizada de drones em grande escala.
(2) Clustering multifrequência
Diferente do clustering de frequência única, que possui um cluster por camada, o clustering multifrequência contém várias camadas e cada camada contém vários clusters.Em uma rede clusterizada, os nós da rede podem ser divididos em vários clusters.Diferentes nós em um cluster são divididos em nós principais do cluster e nós membros do cluster de acordo com seus níveis, e diferentes frequências de comunicação são atribuídas.
Em um cluster, os nós membros do cluster têm tarefas simples e não aumentam significativamente a sobrecarga de roteamento da rede, mas os nós principais do cluster precisam gerenciar o cluster e ter informações de roteamento mais complexas para manter, o que consome muita energia.
Da mesma forma, as capacidades de cobertura de comunicação também variam de acordo com os diferentes níveis de nó.Quanto maior o nível, maior a capacidade de cobertura.Por outro lado, quando um nó pertence a dois níveis ao mesmo tempo, significa que o nó precisa usar frequências diferentes para realizar múltiplas tarefas, portanto o número de frequências é igual ao número de tarefas.
Nessa estrutura, o chefe do cluster se comunica com outros membros do cluster e com nós em outras camadas do cluster, e as comunicações de cada camada não interferem entre si.Esta estrutura é adequada para redes auto-organizadas entre drones de grande escala.Comparado com uma única estrutura de cluster, possui melhor escalabilidade, maior carga e pode lidar com dados mais complexos.
No entanto, como o nó principal do cluster precisa processar uma grande quantidade de dados, o consumo de energia é mais rápido do que outros nós do cluster, de modo que a vida útil da rede é menor do que a estrutura de cluster de frequência única.Além disso, a seleção dos nós principais do cluster em cada camada da rede de cluster não é fixa e qualquer nó pode funcionar como chefe do cluster.Para um determinado nó, se ele pode se tornar um chefe de cluster depende da estrutura da rede para decidir se deve iniciar o mecanismo de cluster.Portanto, o algoritmo de clustering de rede desempenha um papel importante na rede de clustering.
Horário da postagem: 21 de junho de 2024
