13、基于Backpressure和FlashLinQ的多跳飞行自组织网络算法

基于Backpressure和FlashLinQ的多跳飞行自组织网络算法

1. 引言

近年来，无人机（UAV）在遥感和监控应用中得到了广泛使用。飞行自组织网络（FANETs）是移动自组织网络（MANETs）范式的演进，多个无人机能够在可用基础设施最少的情况下建立传输网络。当无人机与地面基础设施之间无法直接连接时，无人机可以使用其他无人机作为中继进行多跳通信。然而，设计高效的分布式协议来管理路径定义和无线信道访问，仍然是FANET中的一个开放问题。

FANETs是MANETs的新类别和演进，在自然灾害或军事战场等情况下，FANETs能够比其他形式的MANETs更快速、准确地发送信息。与MANETs的一个关键区别在于节点的移动性程度。FANETs中无人机的高移动性带来了一些具有挑战性的网络问题，如快速的拓扑变化、有限的直接连接性等。这使得传统MANETs基于拓扑的路由算法，如按需距离矢量路由或优化链路状态路由，不适用于FANETs。因此，FANETs的一个开放问题是设计一种能够在无人机之间创建有效路由并实时适应快速变化拓扑的路由协议。

考虑到基于拓扑的协议不适用，其他非拓扑协议可以在FANETs的背景下进行研究。例如，协议可以利用可用的地理和/或轨迹信息，这些信息可以通过全球定位系统、网格定位服务或预定义的无人机轨迹提供。

在本文考虑的场景中，无人机作为终端设备，负责在飞行过程中从环境中收集数据（根据泊松分布，平均速率为λ [数据包/时隙]），并将数据发送到最终控制中心（CC）。无人机与CC的通信可以利用长距离技术（如3G/4G/5G或LoRa），也可以利用短距离技术（如Zigbee）。在使用短距离技术时，需要多跳通信来克服无人机与CC之间直接链路的限制。假设环境中部署了