水下无线通信与网络教程
本页教程部分涵盖水下无线通信和网络教程。它涵盖了链路、频率范围和水声通信协议栈。
如我们所知，海洋勘探是非常重要的以下因素。
•监测环境(气候，污染，油气田，预测自然灾害)
•水下勘探(资源发现、深海考古)
•科学数据收集(海洋生物学，海洋学)
•使用成像/测绘技术搜索和测量海洋中的物体
无线电波有可能以非常低的频率(30至300赫兹)在海水中传播更远的距离。但这需要更大的天线和更高的发射功率。这是不可行的。此外，在海洋中使用射频波传播技术会产生很高的衰减。
光波也受到散射损失的影响。此外，它们可以用于海洋中较短的距离。
由于水下无线通信使用射频(RF)和光学通信系统不可行，因此使用声波进行。
如表1所示，水声通信链路是根据距离进行分类的。表中提到了在这种类型的通信中用于不同范围的带宽。用于水下无线通信的声学链路有两种类型，即垂直和水平。这是基于声音射线的方向。声波频率为10Hz ~ 1MHz，用于水下无线通信。
| 链接类型 | 距离(千米) | 带宽(千赫) |
|---|---|---|
| 很长时间 | 1000 | < 1 |
| 长 | 10至100 | 2至5岁 |
| 媒介 | 1至10 | ~ 10 |
| 短 | 0.1到1 | 20至50岁 |
| 很短的 | < 0.1 | ＞100 |
可用于水下通信系统的网络拓扑有集中式和分散式两种。在集中式架构中，所有节点(即。水下(uw)汇聚使用中央站(陆上汇聚或地面汇聚/站)进行通信。集中式体系结构非常类似蜂窝网络架构．在去中心化体系结构中，节点使用它们的邻居进行通信。分散架构也被称为adhoc网络。
图:1水下无线通信网络利用声波水下通信系统集中式架构如图1所示。如图所示，一组传感器节点安装在海底。这些节点与一个或多个水下安装的接收器(uw-sink)通信。这些uw-sink作为水下节点和地面站之间的继电器。如图所示，地面站使用卫星链路与地面汇和陆地汇通信。与陆地移动通信一样，海洋底部区域也被划分为集群。在每个集群中安装或固定一个uw-sink。
为了实现与水下节点和地面站的通信，水下接收器配备了两个收发器，即水平和垂直收发器。
水平收发器提供uw-sink和传感器节点之间的通信。通过这些链路，命令/配置数据从uw-sink发送到传感器。此外，传感器利用这些链路从uw-sink收集监测数据。这些水平收发器是短程收发器。
垂直收发器用于uw接收器和地面站之间的远程通信，如图所示。这些收发器可以覆盖高达10公里的距离。
水声通信协议栈
该系统的协议栈由物理层、数据链路层、网络层和传输层组成。这些层具有与的相同的功能OSI层．
物理层:这一层负责调制和纠错。由于水下相位跟踪是一项繁琐的工作，因此在水下通信系统的调制解调器中采用了非相干FSK调制。随着DSP技术的发展，基于PSK和QAM的调制解调器也得到了广泛的应用。
数据链路层:类似于MAC层，用于向多个节点提供公共资源的访问。用于多址访问的常用技术有FDMA、TDMA和CDMA。
网络层:该层主要负责网络中消息的路由。这些协议取决于水下网络所采用的网络拓扑结构。
传输层:该层提供两个系统之间的可靠通信(即发送和接收)。它还负责流量控制和拥塞控制。
物联网无线技术
➤线程➤EnOcean➤罗拉➤SIGFOX➤WHDI➤NFC➤Lonworks➤宿务岛➤UPB