طراحی و بهینه سازی شبکه ارتباطی زیرسطحی بین مجموعه ای از میکرو AUVها

Abstract

گسترش روز افزون وسایل دریایی و نیاز این وسایل به تبادل سریع، امن و پایدار اطلاعات با یکدیگر و با مرکز فرماندهی، حرکت به سوی استفاده از سیستم¬ها و تجهیزات تبادل داده جدیدتر و بهتر را الزام¬آور کرده است. لذا تحقیقات در هر زمانی به دنبال راه حلی برای پاسخگویی شرایط خاص و انتظارات مورد نظر می¬باشد. آشنایی دقیق با سیستم¬ها و شبکه¬های مخابراتی موجود و نحوه عملکرد آنها، می¬تواند راه را برای بهبود کارآیی و استفاده مناسب آنها در شرایط محیطی مختلف باز و از نفوذ و اختلال در چنین شبکه¬هایی جلوگیری کند. شبکه های بی¬سیم زیر آب شامل عناصر مختلف مانند حسگرها و وسایل زیر آب خودکار (AUV) است که در یک ناحیه اقیانوسی خاص برای نظارت همکارانه و جمع¬آوری داده به کار می¬روند. این شبکه¬ها بین گره¬های مختلف و ایستگاه¬های زمینی فعالیت می¬کنند. موضوعات و چالش¬های پیشروی این شبکه¬ها عبارتند از: محدودیت پهنای باند، تاخیر انتشار بالا، توپولوژی¬های شبکه سه بعدی، کنترل دستیابی محیط، مسیریابی، استفاده از منابع و محدودیت¬های توان می¬باشد. همچنین، شبکه¬های بی¬سیم زیر آب ثابت نیستند و به دلیل فعالیت¬های مختلف و جریان¬های آب حرکت می¬کنند. اغلب روش¬های موجود در مخابرات زمینی در مخابرات دریایی با محدودیت¬هایی مواجه هستند. فرکانس¬های دریایی به شدت در آب تضعیف می¬شوند و مخابرات صوتی در آب با محدودیت¬ های زیادی از جمله پیچیدگی زیاد ، پهنای باند کم و کوتاه بودن برد دید مستقیم مواجه است. هدف این مقاله، بررسی انواع شبکه¬های تبادل داده مورد استفاده در micro-AUVها، جهت ارتباط، کنترل و ناوبری می¬باشد. در راستای این هدف، ابتدا انواع لینک¬های مخابراتی و توپولوژی¬های زیر آب بین micro-AUVها مورد بررسی قرار گرفته و مزایا و معایب آنها ذکر می¬گردد و در نهایت راه¬حل¬های پیشرو برای رفع این معایب و طراحی شبکه مخابراتی مناسب جهت تبادل داده و کنترل micro-AUVها مبتنی بر لینک مخابراتی و برد مورد نیاز، متناسب با شرایط محیطی و عملیاتی ارائه می¬گردد، به گونه¬ای که توانایی پشتیبانی برای انتقال تصاویر، عکس، صوت و فرامین را داشته و از امنیت و پایداری مناسبی برخوردار باشد.