Адаптивный интервал отправки сообщений Hello в протоколах маршрутизации FANET для экологичных БПЛА

В связи с последними достижениями в области беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) разработка энергоэффективных сетевых технологий для ориентированных на выполнение задач сетей, состоящих из нескольких кооперирующихся БПЛА, приобрела критическое значение. Маршрутизация в летающих самоорганизующихся сетях (FANET) представляет собой сложную задачу, поскольку БПЛА движутся с высокой скоростью и могут внезапно изменять направление. Традиционные протоколы маршрутизации FANET периодически отправляют сообщения Hello для установления и поддержания маршрутов. Однако отправка сообщений Hello через фиксированные интервалы приводит к неэффективному использованию полосы пропускания, если интервал слишком мал, и вызывает значительные задержки при обнаружении соседей, если интервал слишком велик. Кроме того, наблюдалось существование нескольких изолированных групп БПЛА, участники которых соединены между собой, но отделены от основной сети. Обмениваясь избыточным количеством сообщений Hello внутри группы, БПЛА поддерживают ненужную информацию о соседях, что приводит к потере энергии. Вместе с тем FANET обладают определенными преимуществами, включая доступ к информации, связанной с выполнением миссии. Для решения проблемы избыточного потребления энергии мы предлагаем новую схему адаптивного интервала отправки сообщений Hello — Energy-Efficient Hello (EE-Hello), основанную на доступной информации о миссии, такой как объем разрешенного воздушного пространства, количество БПЛА, дальность передачи БПЛА и скорость БПЛА. Мы представляем метод определения расстояния, которое БПЛА должен пролететь перед отправкой сообщения Hello. Кроме того, мы описываем методику определения количества БПЛА, необходимого для обеспечения заданных требований к сети, таких как коэффициент доставки пакетов или пропускная способность, при минимальных затратах энергии. Показано, что предлагаемая схема EE-Hello позволяет сэкономить около 25% потребляемой энергии за счет подавления ненужных сообщений Hello без снижения общей пропускной способности сети.