Стаи микродроновСеть MESH представляет собой дальнейшее применение мобильных одноранговых сетей в области дронов.В отличие от обычной мобильной сети AD hoc, сетевые узлы в ячеистых сетях дронов не зависят от местности во время движения, и их скорость, как правило, намного выше, чем у традиционных мобильных самоорганизующихся сетей.
Его сетевая структура в основном распределена.Преимущество состоит в том, что выбор маршрутизации осуществляется небольшим количеством узлов в сети.Это не только уменьшает обмен сетевой информацией между узлами, но также устраняет недостаток чрезмерно централизованного управления маршрутизацией.
Сетевая структура роя БПЛАMESH-сетиможно разделить на плоскую структуру и кластерную структуру.
В планарной структуре сеть имеет высокую надежность и безопасность, но слабую масштабируемость, что подходит для небольших самоорганизующихся сетей.
В кластерной структуре сеть имеет высокую масштабируемость и больше подходит для создания крупномасштабных специальных сетей из роя дронов.
Плоская структура
Плоскую структуру также называют одноранговой структурой.В этой структуре каждый узел одинаков с точки зрения распределения энергии, структуры сети и выбора маршрутизации.
Благодаря ограниченному количеству узлов дронов и простоте распределения сеть обладает высокой надежностью и безопасностью, а помехи между каналами невелики.
Однако по мере увеличения количества узлов таблица маршрутизации и информация о задачах, хранящаяся в каждом узле, увеличиваются, нагрузка на сеть увеличивается, а накладные расходы на управление системой резко возрастают, что делает систему трудноуправляемой и склонной к краху.
Следовательно, планарная структура не может иметь большое количество узлов одновременно, что приводит к плохой масштабируемости и подходит только для небольших сетей MESH.
Структура кластеризации
Структура кластеризации заключается в разделении узлов дронов на несколько разных подсетей в соответствии с их различными функциями.В каждой подсети выбирается ключевой узел, функция которого заключается в том, чтобы служить центром управления подсетью и соединять другие узлы в сети.
Ключевые узлы каждой подсети в структуре кластеризации связаны и взаимодействуют друг с другом.Обмен информацией между неключевыми узлами может осуществляться через ключевые узлы или напрямую.
Ключевые узлы и неключевые узлы всей подсети вместе составляют кластерную сеть.В соответствии с различными конфигурациями узлов его можно разделить на одночастотную кластеризацию и многочастотную кластеризацию.
(1)Одночастотная кластеризация
В одночастотной структуре кластеризации в сети существует четыре типа узлов, а именно головные узлы кластера/не головные узлы кластера, узлы шлюза/распределенного шлюза.Магистральный канал состоит из головного узла кластера и узлов шлюза.Каждый узел обменивается данными с одинаковой частотой.
Эта структура позволяет легко и быстро сформировать сеть, а коэффициент использования полосы частот также выше.Однако эта сетевая структура подвержена ограничениям ресурсов, таким как перекрестные помехи между каналами при увеличении количества узлов в сети.
Чтобы избежать сбоя при выполнении миссии, вызванного помехами на совпадающих частотах, следует избегать этой структуры, когда радиус каждого кластера аналогичен в крупномасштабной самоорганизующейся сети дронов.
(2)Многочастотная кластеризация
В отличие от одночастотной кластеризации, которая имеет один кластер на слой, многочастотная кластеризация содержит несколько слоев, и каждый уровень содержит несколько кластеров.В кластерной сети сетевые узлы можно разделить на несколько кластеров.Различные узлы в кластере делятся на головные узлы кластера и узлы-члены кластера в соответствии с их уровнями, и назначаются разные частоты связи.
В кластере узлы-члены кластера выполняют простые задачи и не приводят к значительному увеличению накладных расходов на сетевую маршрутизацию, но головным узлам кластера необходимо управлять кластером и иметь более сложную информацию о маршрутизации, которую необходимо поддерживать, что потребляет много энергии.
Аналогичным образом, возможности покрытия связи также различаются в зависимости от разных уровней узлов.Чем выше уровень, тем больше возможности покрытия.С другой стороны, когда узел принадлежит двум уровням одновременно, это означает, что узлу необходимо использовать разные частоты для выполнения нескольких задач, поэтому количество частот совпадает с количеством задач.
В этой структуре глава кластера взаимодействует с другими участниками кластера и узлами на других уровнях кластера, и коммуникации каждого уровня не мешают друг другу.Эта структура подходит для самоорганизации сетей между крупномасштабными дронами.По сравнению со структурой с одним кластером, она имеет лучшую масштабируемость, более высокую нагрузку и может обрабатывать более сложные данные.
Однако, поскольку головному узлу кластера необходимо обрабатывать большой объем данных, потребление энергии выше, чем у других узлов кластера, поэтому срок службы сети короче, чем у одночастотной структуры кластеризации.Кроме того, выбор головных узлов кластера на каждом уровне сети кластеризации не фиксирован, и любой узел может работать в качестве головного узла кластера.Для определенного узла возможность стать главой кластера зависит от структуры сети, чтобы решить, запускать ли механизм кластеризации.Таким образом, алгоритм сетевой кластеризации играет важную роль в сети кластеризации.
Время публикации: 21 июня 2024 г.
