Мікродронові зграїМережа MESH є подальшим застосуванням мобільних ad-hoc мереж у сфері дронів. На відміну від звичайної мобільної мережі AD hoc, мережеві вузли в сітчастих мережах дронів не залежать від рельєфу під час руху, і їхня швидкість, як правило, набагато вища, ніж у традиційних мобільних самоорганізованих мереж.
Його мережева структура в основному розподілена. Перевага полягає в тому, що вибір маршрутизації виконується невеликою кількістю вузлів у мережі. Це не тільки зменшує обмін мережевою інформацією між вузлами, але й усуває недолік надмірно централізованого керування маршрутизацією.
Структура мережі роя БПЛАМережі MESHможна розділити на плоску структуру та кластерну структуру.
У планарній структурі мережа має високу надійність і безпеку, але слабку масштабованість, що підходить для невеликих самоорганізованих мереж.
У кластерній структурі мережа має сильну масштабованість і більше підходить для великомасштабної мережі безпілотників.
Планарна структура
Плоска структура також називається одноранговою структурою. У цій структурі кожен вузол є однаковим з точки зору розподілу енергії, структури мережі та вибору маршрутизації.
Завдяки обмеженій кількості вузлів дронів і простому розподілу мережа має високу надійність і високий рівень безпеки, а перешкоди між каналами невеликі.
Однак із збільшенням кількості вузлів збільшується таблиця маршрутизації та інформація про завдання, що зберігається в кожному вузлі, зростає навантаження на мережу, а накладні витрати на контроль системи різко зростають, що робить систему важкою для контролю та схильною до збою.
Таким чином, плоска структура не може мати велику кількість вузлів одночасно, що призводить до поганої масштабованості та підходить лише для невеликих мереж MESH.
Структура кластеризації
Структура кластеризації полягає в тому, щоб розділити вузли дронів на кілька різних підмереж відповідно до їхніх різних функцій. У кожній підмережі вибирається ключовий вузол, функція якого полягає в тому, щоб служити командним центром управління підмережею та з’єднувати інші вузли в мережі.
Ключові вузли кожної підмережі в структурі кластеризації з’єднані та взаємодіють один з одним. Обмін інформацією між неключовими вузлами може здійснюватися через ключові вузли або безпосередньо.
Ключові та неключові вузли всієї підмережі разом утворюють мережу кластеризації. Відповідно до різних конфігурацій вузлів, його можна далі розділити на одночастотну кластеризацію та багаточастотну кластеризацію.
(1)Одночастотна кластеризація
У одночастотній структурі кластеризації існує чотири типи вузлів у мережі, а саме: головні вузли кластера/неголовні вузли кластера, вузли шлюзу/розподіленого шлюзу. Магістральна лінія зв’язку складається з головних вузлів кластера та шлюзових вузлів. Кожен вузол спілкується з однаковою частотою.
Ця структура є простою та швидкою для формування мережі, а коефіцієнт використання смуги частот також вищий. Однак ця структура мережі схильна до обмежень ресурсів, таких як перехресні перешкоди між каналами, коли кількість вузлів у мережі збільшується.
Щоб уникнути збою виконання місії, викликаного інтерференцією на одній частоті, слід уникати цієї структури, коли радіус кожного кластера є однаковим у великомасштабній мережі самоорганізації безпілотника.
(2) Багаточастотна кластеризація
На відміну від одночастотної кластеризації, яка має один кластер на шар, багаточастотна кластеризація містить кілька шарів, і кожен шар містить кілька кластерів. У кластерній мережі вузли мережі можна розділити на декілька кластерів. Різні вузли в кластері поділяються на головні вузли кластера та вузли-члени кластера відповідно до їхніх рівнів, і призначаються різні частоти зв’язку.
У кластері вузли-члени кластера мають прості завдання та не призведуть до значного збільшення накладних витрат на мережеву маршрутизацію, але головні вузли кластера потребують керування кластером і мають більш складну інформацію про маршрутизацію для підтримки, що споживає багато енергії.
Подібним чином, можливості покриття зв’язку також відрізняються залежно від різних рівнів вузла. Чим вищий рівень, тим більша здатність покриття. З іншого боку, якщо вузол одночасно належить до двох рівнів, це означає, що вузлу потрібно використовувати різні частоти для виконання кількох завдань, тому кількість частот така сама, як і кількість завдань.
У цій структурі голова кластера спілкується з іншими членами кластера та вузлами на інших рівнях кластерів, і зв’язок кожного рівня не заважає один одному. Ця структура підходить для самоорганізації мереж між великими дронами. У порівнянні з однокластерною структурою він має кращу масштабованість, більше навантаження та може обробляти складніші дані.
Однак, оскільки головний вузол кластера потребує обробки великої кількості даних, споживання енергії відбувається швидше, ніж інші вузли кластера, тому термін служби мережі менший, ніж у одночастотної структури кластеризації. Крім того, вибір головних вузлів кластера на кожному рівні в мережі кластеризації не є фіксованим, і будь-який вузол може працювати як голова кластера. Для певного вузла те, чи може він стати головою кластера, залежить від структури мережі, щоб прийняти рішення про запуск механізму кластеризації. Тому алгоритм кластеризації мережі відіграє важливу роль у мережі кластеризації.
Час публікації: 21 червня 2024 р
