Mikrodrönare svärmarMESH-nätverket är en ytterligare tillämpning av mobila ad-hoc-nätverk inom området drönare. Till skillnad från det vanliga mobila AD hoc-nätverket, påverkas inte nätverksnoder i drönarnätverk av terräng under rörelse, och deras hastighet är i allmänhet mycket snabbare än för traditionella mobila självorganiserande nätverk.
Dess nätverksstruktur är mestadels distribuerad. Fördelen är att routingvalet slutförs av ett litet antal noder i nätverket. Detta minskar inte bara utbytet av nätverksinformation mellan noder utan övervinner också nackdelen med övercentraliserad routingkontroll.
Nätverksstrukturen för UAV-svärmMESH-nätverkkan delas in i plan struktur och klustrad struktur.
I den plana strukturen har nätverket hög robusthet och säkerhet, men svag skalbarhet, vilket är lämpligt för småskaliga självorganiserande nätverk.
I den klustrade strukturen har nätverket stark skalbarhet och är mer lämpligt för storskalig drönarsvärm ad hoc-nätverk.
Plan struktur
Den plana strukturen kallas också en peer-to-peer-struktur. I denna struktur är varje nod densamma när det gäller energidistribution, nätverksstruktur och val av rutt.
På grund av det begränsade antalet drönarnoder och enkel distribution har nätverket stark robusthet och hög säkerhet, och interferensen mellan kanalerna är liten.
Men när antalet noder ökar, ökar routingtabellen och uppgiftsinformationen som lagras i varje nod, nätverksbelastningen ökar och systemkontrolloverheaden ökar kraftigt, vilket gör systemet svårt att kontrollera och benäget att kollapsa.
Därför kan den plana strukturen inte ha ett stort antal noder samtidigt, vilket resulterar i dålig skalbarhet och är endast lämplig för småskaliga MESH-nätverk.
Klustrande struktur
Klustrstrukturen är att dela upp drönarnoderna i flera olika delnätverk efter deras olika funktioner. I varje delnät väljs en nyckelnod, vars funktion är att fungera som kommandocentral för delnätet och att koppla ihop andra noder i nätverket.
Nyckelnoderna i varje delnätverk i klustringsstrukturen är sammankopplade och kommunicerade med varandra. Informationsutbyte mellan icke-nyckelnoder kan utföras via nyckelnoder eller direkt.
Nyckelnoderna och icke-nyckelnoderna i hela undernätverket utgör tillsammans ett klustringsnätverk. Enligt olika nodkonfigurationer kan den ytterligare delas in i enkelfrekvensklustring och multifrekvensklustring.
(1)Single-frequency Clustering
I enkelfrekvensklustringsstrukturen finns det fyra typer av noder i nätverket, nämligen klusterhuvud/icke-klusterhuvudnoder, gateway/distribuerade gatewaynoder. Stamnätslänken är sammansatt av klusterhuvud och gatewaynoder. Varje nod kommunicerar med samma frekvens.
Denna struktur är enkel och snabb att bilda ett nätverk, och frekvensbandets utnyttjandegrad är också högre. Denna nätverksstruktur är dock utsatt för resursbegränsningar, såsom överhörning mellan kanaler när antalet noder i nätverket ökar.
För att undvika misslyckande i uppdragsexekveringen orsakad av samfrekvensinterferens, bör denna struktur undvikas när radien för varje kluster är liknande i ett storskaligt självorganiserande nätverk av drönare.
(2)Multi-frekvens Clustering
Till skillnad från enkelfrekvensklustring, som har ett kluster per lager, innehåller flerfrekvenskluster flera lager och varje lager innehåller flera kluster. I ett klustrat nätverk kan nätverksnoder delas upp i flera kluster. Olika noder i ett kluster är uppdelade i klusterhuvudnoder och klustermedlemsnoder enligt deras nivåer, och olika kommunikationsfrekvenser tilldelas.
I ett kluster har klustermedlemsnoder enkla uppgifter och kommer inte att avsevärt öka nätverkets routingoverhead, men klusterhuvudnoder måste hantera klustret och ha mer komplex routinginformation att underhålla, vilket förbrukar mycket energi.
På liknande sätt varierar också kommunikationstäckningskapaciteten beroende på olika nodnivåer. Ju högre nivå, desto större täckningsförmåga. Å andra sidan, när en nod tillhör två nivåer samtidigt, betyder det att noden behöver använda olika frekvenser för att utföra flera uppgifter, så antalet frekvenser är detsamma som antalet uppgifter.
I denna struktur kommunicerar klusterhuvudet med andra medlemmar i klustret och noder i andra lager av kluster, och kommunikationen för varje lager stör inte varandra. Denna struktur är lämplig för självorganiserande nätverk mellan storskaliga drönare. Jämfört med en enda klusterstruktur har den bättre skalbarhet, högre belastning och kan hantera mer komplexa data.
Men eftersom klusterhuvudnoden behöver bearbeta en stor mängd data är energiförbrukningen snabbare än andra klusternoder, så nätverkslivslängden är kortare än enkelfrekvensklustringsstrukturen. Dessutom är valet av klusterhuvudnoder vid varje lager i klusternätverket inte fixerat, och vilken nod som helst kan fungera som ett klusterhuvud. För en viss nod, om det kan bli ett klusterhuvud, beror på nätverksstrukturen för att avgöra om klustringsmekanismen ska startas. Därför spelar nätverksklustringsalgoritmen en viktig roll i klustringsnätverket.
Posttid: 2024-jun-21
