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 поддерживать более сложную информацию о маршрутизации, 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.
