Bầy máy bay không người lái siêu nhỏMạng MESH là một ứng dụng tiếp theo của mạng ad-hoc di động trong lĩnh vực máy bay không người lái. Khác với mạng AD hoc di động thông thường, các nút mạng trong mạng lưới drone không bị ảnh hưởng bởi địa hình trong quá trình di chuyển và tốc độ của chúng nhìn chung nhanh hơn nhiều so với mạng tự tổ chức di động truyền thống.
Cấu trúc mạng của nó chủ yếu là phân phối. Ưu điểm là việc lựa chọn định tuyến được thực hiện bởi một số lượng nhỏ các nút trong mạng. Điều này không chỉ làm giảm việc trao đổi thông tin mạng giữa các nút mà còn khắc phục nhược điểm của việc kiểm soát định tuyến quá tập trung.
Cấu trúc mạng của bầy UAVMạng lướicó thể được chia thành cấu trúc phẳng và cấu trúc cụm.
Trong cấu trúc phẳng, mạng có độ bền và bảo mật cao nhưng khả năng mở rộng yếu, phù hợp với các mạng tự tổ chức quy mô nhỏ.
Trong cấu trúc phân cụm, mạng có khả năng mở rộng mạnh mẽ và phù hợp hơn với mạng đặc biệt của máy bay không người lái quy mô lớn.
Cấu trúc phẳng
Cấu trúc phẳng còn được gọi là cấu trúc ngang hàng. Trong cấu trúc này, mỗi nút đều giống nhau về phân phối năng lượng, cấu trúc mạng và lựa chọn định tuyến.
Do số lượng nút máy bay không người lái hạn chế và phân phối đơn giản, mạng có độ bền cao và tính bảo mật cao, đồng thời độ nhiễu giữa các kênh là nhỏ.
Tuy nhiên, khi số lượng nút tăng lên, bảng định tuyến và thông tin tác vụ được lưu trữ trong mỗi nút tăng lên, tải mạng tăng lên và chi phí điều khiển hệ thống tăng mạnh, khiến hệ thống khó kiểm soát và dễ bị sập.
Do đó, cấu trúc phẳng không thể có số lượng lớn nút cùng lúc, dẫn đến khả năng mở rộng kém và chỉ phù hợp với mạng MESH quy mô nhỏ.
Cấu trúc phân cụm
Cấu trúc phân cụm là chia các nút drone thành nhiều mạng con khác nhau tùy theo các chức năng khác nhau của chúng. Trong mỗi mạng con, một nút chính được chọn, có chức năng đóng vai trò là trung tâm điều khiển lệnh của mạng con và kết nối các nút khác trong mạng.
Các nút chính của mỗi mạng con trong cấu trúc phân cụm được kết nối và liên lạc với nhau. Trao đổi thông tin giữa các nút không khóa có thể được thực hiện thông qua các nút chính hoặc trực tiếp.
Các nút chính và các nút không khóa của toàn bộ mạng con cùng nhau tạo thành một mạng phân cụm. Theo các cấu hình nút khác nhau, nó có thể được chia thành phân cụm tần số đơn và phân cụm đa tần số.
(1) Phân cụm tần số đơn
Trong cấu trúc phân cụm tần số đơn, có bốn loại nút trong mạng, đó là nút đầu cụm/nút đầu không phải cụm, nút cổng/nút cổng phân phối. Liên kết đường trục bao gồm các nút đầu cụm và nút cổng. Mỗi nút giao tiếp với cùng tần số.
Cấu trúc này đơn giản và nhanh chóng để hình thành mạng và tốc độ sử dụng băng tần cũng cao hơn. Tuy nhiên, cấu trúc mạng này dễ bị hạn chế về tài nguyên, chẳng hạn như nhiễu xuyên âm giữa các kênh khi số lượng nút trong mạng tăng lên.
Để tránh thất bại trong việc thực hiện nhiệm vụ do nhiễu đồng tần số, nên tránh cấu trúc này khi bán kính của mỗi cụm tương tự nhau trong mạng tự tổ chức máy bay không người lái quy mô lớn.
(2) Phân cụm đa tần số
Khác với phân cụm một tần số, có một cụm trên mỗi lớp, phân cụm đa tần số chứa một số lớp và mỗi lớp chứa một số cụm. Trong mạng phân cụm, các nút mạng có thể được chia thành nhiều cụm. Các nút khác nhau trong một cụm được chia thành các nút chủ cụm và các nút thành viên cụm theo cấp độ của chúng và các tần số liên lạc khác nhau được chỉ định.
Trong một cụm, các nút thành viên cụm có các nhiệm vụ đơn giản và sẽ không làm tăng đáng kể chi phí định tuyến mạng, nhưng các nút chủ cụm cần quản lý cụm và có thông tin định tuyến phức tạp hơn để duy trì, điều này tiêu tốn rất nhiều năng lượng.
Tương tự, khả năng phủ sóng truyền thông cũng thay đổi tùy theo các cấp độ nút khác nhau. Cấp càng cao thì khả năng bao phủ càng lớn. Mặt khác, khi một nút thuộc hai cấp cùng một lúc, điều đó có nghĩa là nút đó cần sử dụng các tần số khác nhau để thực hiện nhiều nhiệm vụ, do đó số tần số bằng với số lượng nhiệm vụ.
Trong cấu trúc này, nút trưởng giao tiếp với các thành viên khác trong cụm và các nút trong các lớp khác của cụm và giao tiếp của mỗi lớp không can thiệp lẫn nhau. Cấu trúc này phù hợp cho các mạng tự tổ chức giữa các máy bay không người lái quy mô lớn. So với cấu trúc cụm đơn, nó có khả năng mở rộng tốt hơn, tải cao hơn và có thể xử lý dữ liệu phức tạp hơn.
Tuy nhiên, do nút chủ cụm cần xử lý một lượng lớn dữ liệu nên mức tiêu thụ năng lượng nhanh hơn các nút cụm khác nên tuổi thọ mạng ngắn hơn cấu trúc phân cụm tần số đơn. Ngoài ra, việc lựa chọn các nút chủ cụm ở mỗi lớp trong mạng phân cụm không cố định và bất kỳ nút nào cũng có thể hoạt động như nút chủ cụm. Đối với một nút nhất định, việc nó có thể trở thành nút trưởng hay không phụ thuộc vào cấu trúc mạng để quyết định có bắt đầu cơ chế phân cụm hay không. Vì vậy, thuật toán phân cụm mạng đóng vai trò quan trọng trong mạng phân cụm.
Thời gian đăng: 21-06-2024
