ПРОГРАММНЫЕ ПОДХОДЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В СИСТЕМАХ МОРСКОГО ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ
Аннотация
При одновременной работе нескольких гидроакустических модемов в районе взаимного по-
крытия могут возникать коллизии пакетов данных, поступающих на прием от нескольких источ-
ников, что приводит к потерям части или всей информации. С ростом числа одновременно рабо-
тающих гидроакустических модемов алгоритмы физического уровня не обеспечивают стабиль-
ную передачу данных и вероятность возникновения коллизий повышается, что делает работу
модемов неэффективной или даже невозможной. Для обеспечения эффективной работы в усло-
виях гидроакустической среды распространения сигнала и для уменьшении или исключении колли-
зий при обмене и доставке данных между двумя модемами, не обладающими возможностью син-
хронной работы, а также для уменьшения времени доступа к среде распространения сигнала
требуются методы уровня управления доступом к среде с применением протоколов канального
уровня. Обычно, такая задача решается при помощи кодового разделения гидроакустических каналов. Модемы общаются как бы на разных частотах, что не создаёт коллизий, это позволяет
общаться абонентам подводной сети в формате «точка-точка», либо в режиме «multicast», то
есть всем отдельно, однако, в случае, если надо сделать передачу по сети, такой вариант уже не
подойдёт, так как сетевая передача, предполагает работу на основе «broadcast» сообщений. При
практическом использовании указанные протоколы удобно поместить в состав программной
среды разработки (фреймворк) конкретных пользовательских приложений для решения задач
сетевой г/а связи. Такой фреймворк принято называть программным каркасом, он позволяет вы-
полнять пользовательскую модификацию имеющихся в составе каркаса сетевых алгоритмов, а
также включение силами пользователя новых алгоритмов сетевой гидроакустической связи. Для
построения прогнозирующей модели в работе использовались протоколы DACAP, T-Lohi, Flooding
и ICRP.Реализация алгоритмов выполнена на языке Erlang. В работе приведены алгоритмы реали-
зации указанных протоколов. Приводится сравнительный анализ сетевой работы с использовани-
ем протоколов и без них. Оценена эффективность и скорость работы. Даны рекомендации по
дальнейшей разработке программного каркаса
Литература
Robotic Agents: An Overview of Concepts and Architectures // Journal of Marine Science and
Engineering. – 2022. – No. 9 (10). – 1279.
2. Abreu P. Widely Scalable Mobile Underwater Sonar Technology: An Overview of the H2020
WiMUST Project // Marine Technology Society Journal. – 2016. – No. 4 (50), pp. 42-53.
3. Ali M.F. Recent Advances and Future Directions on Underwater Wireless Communications,
Archives of Computational Methods in Engineering, 2020, No. 5 (27), pp. 1379-1412.
4. Dikarev A. Position Estimation of Autonomous Underwater Sensors Using the Virtual Long Baseline
Method, International Journal of Wireless & Mobile Networks, 2019, No. 2 (11), pp. 13-25.
5. Chitre M. Bhatnagar R., Soh W.-S. UnetStack: An agent-based software stack and simulator
for underwater networks St. John’s, NL: IEEE, 2014.
6. Shah S.M. Advancements in Neighboring-Based Energy-Efficient Routing Protocol (NBEER)
for Underwater Wireless Sensor Networks, Sensors, 2023, No. 13 (23), 6025.
7. Heidemann J., Stojanovic M., Zorzi M. Underwater sensor networks: applications, advances
and challenges, Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical
and Engineering Sciences, 2012, No. 1958 (370), pp. 158-175.
8. Schirripa Spagnolo G., Cozzella L., Leccese F. Underwater Optical Wireless Communications:
Overview, Sensors, 2020, No. 8 (20), 2261.
9. Islam K.Y. Green Underwater Wireless Communications Using Hybrid Optical-Acoustic
Technologies, IEEE Access, 2021, 9, pp. 85109-85123.
10. Gupta S., Singh N. P. Underwater wireless sensor networks: a review of routing protocols,
taxonomy, and future directions, The Journal of Supercomputing, 2023, 3681.
11. Hanashi A. M., Algoul S. The Effectiveness of Dynamic Probabilistic Flooding in On-Demand
Routing Protocols for MANETs was Assessed Through a Performance Analysis, European
Journal of Theoretical and Applied Sciences, 2023, No. 5 (1), pp. 935-941.
12. ISO/IEC 30140-1:2018, Information technology – Underwater acoustic sensor network
(UWASN). – Part 1: O verview and requirements.
13. Leonov A., Naniy O., Treshchikov V. Sovershenstvovanie formatov modulyatsii v opticheskikh
sistemakh svyazi dwdm [Improving modulation formats in dwdm optical communication systems],
LAST MILE Russia, 2019, No. 8 (85), pp. 30-36.
14. Petrioli C. The SUNSET framework for simulation, emulation and at-sea testing of underwater
wireless sensor networks, Ad Hoc Networks, 2015, 34, pp. 224-238.
15. Sasson Y., Cavin D., Schiper A. Probabilistic broadcast for flooding in wireless mobile ad hoc
networks New Orleans, LA, USA: IEEE, 2003.
16. Shang W. Vectorsync: distributed dataset synchronization over named data networking, Proceedings
of the 4th ACM Conference on Information-Centric Networking. 2017, pp. 192-193.
17. Peleato B., Stojanovic M. Distance aware collision avoidance protocol for ad-hoc underwater
acoustic sensor networks, IEEE Communications Letters, 2007, No. 12 (11), pp. 1025-1027.
18. Petrioli C., Petroccia R., Stojanovic M. A comparative performance evaluation of MAC protocols
for underwater sensor networks, Quebec City, QC: IEEE, 2008.
19. Syed A.A., Ye W., Heidemann J. T-Lohi: A New Class of MAC Protocols for Underwater
Acoustic Sensor Networks Phoenix, AZ, USA: IEEE, 2008.
20. Syed A.A., Ye W., Heidemann J. Comparison and Evaluation of the T-Lohi MAC for Underwater
Acoustic Sensor Networks, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2008, No.
9 (26), pp. 1731-1743.
21. Abu Zant M., Yasin A. Avoiding and Isolating Flooding Attack by Enhancing AODV MANET
Protocol (AIF_AODV), Security and Communication Networks, 2019, pp. 1-12.
22. Liang W.Information-Carrying Based Routing Protocol for Underwater Acoustic Sensor Network,
Harbin, China: IEEE, 2007.
