Межуровневый энергоэффективный протокол маршрутизации AODV для летающих самоорганизующихся сетей

В последние годы беспилотные летательные аппараты (БПЛА) приобрели широкую популярность в различных областях исследований и практического применения. БПЛА способны выполнять технически сложные и опасные задачи, оставаясь при этом безопасными, мобильными и недорогими в эксплуатации. Однако для работы в труднодоступных районах или районах без инфраструктуры БПЛА необходимы летающие самоорганизующиеся сети (FANET). Поэтому во многих военных и гражданских приложениях БПЛА соединяются в режиме ad hoc. Системы на основе FANET разработаны для поисково-спасательных операций, обследования дикой природы, мониторинга в реальном времени и служб доставки. Поддержание надежности и связности между узлами БПЛА в FANET представляет собой сложную задачу из-за мобильности БПЛА, воздействия условий окружающей среды, требований к энергоэффективности и других факторов. Поэтому энергоориентированные протоколы маршрутизации стали необходимыми для создания передовых и эффективных FANET. В данной статье представлен предлагаемый межуровневый энергоэффективный протокол маршрутизации Ad hoc On-Demand Distance Vector (CLEA-AODV) для повышения производительности FANET. Протокол CLEA-AODV в основном состоит из трех разделов: маршрутизация с использованием протокола AODV, выбор головного узла кластера на основе алгоритма Glowworm Swarm Optimization (GSO) и кооперативное управление доступом к среде передачи (MAC). Межуровневый подход реализуется на сетевом и канальном уровнях. Основными параметрами оценки производительности FANET являются доля успешно доставленных пакетов (PSR), пропускная способность (TP), сквозная задержка (E2E) и коэффициент потерь пакетов (PDR). Для реализации протокола CLEA-AODV и оценки производительности сети используется Network Simulator версии 2 (NS2). Результаты сравниваются с результатами стандартного протокола AODV, протокола кластеризации на основе самоорганизации и GSO (SOC-GSO), а также протокола энергоэффективного нейро-нечеткого построения кластерной топологии с метаэвристическим планированием маршрутов (EENFC-MRP). Результаты показывают, что CLEA-AODV превосходит эти протоколы по показателям PSR, TP, сквозной задержки и PDR.