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/não-cabeçais do cluster, nós 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, portanto 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
