В статье рассматриваются подводные беспроводные системы связи. Исследования в области подводной оптической беспроводной системы связи являются актуальными и перспективными, что позволяет развивать науку, промышленность, находить решения оборонных задач и чрезвычайных ситуаций, производить дистанционный мониторинг загрязнения окружающей среды подводного мира, контролировать подводные объекты и подводное оборудование морских нефтепромыслов, производить подводные исследования и многое другое. Цель работы - разработка классификации принципов построения и организации подводной оптиеской беспроводной системы связи с учетом современных достижений и развития технологий в области подводной беспроводной системы связи. Предложенная обобщенная классификация подводной оптической беспроводной системы связи объединила все классификационные признаки в одну конфигурацию, что позволит произвести подбор оптимального варианта оборудования, программного обеспечения, протоколов маршрутизации и реализовать в различных типах устройств и аппаратов в зависимости от их применения, назначения. Показано, что подводная оптическая беспроводная система связи обладает большим потенциалом для усиления традиционной подводной беспроводной акустической системы связи и подводной беспроводной радиочастотной системы связи благодаря высокой скорости передачи информации, низкой задержки, меньшему энергопотреблению и компактным размерам. Приводится обоснование для необходимости разработки обобщенной классификации подводной оптической беспроводной системы связи в зависимости от используемых протоколов маршрутизации, от конфигурации канала связи, от оптических свойств воды, от типа воды, в которой организуется канал передачи, от подвижности подводных аппаратов и зоны покрытия, от используемого вида модуляции, способа подводной связи и от факторов, влияющих на организацию канала связи, и ее преимущества перед известными.
Идентификаторы и классификаторы
текст заблокирован
Список литературы
-
Шишаков А.П., Пуля С.А., Бердник К.П., Бачурина В.С., Мочалов В.П. Системы связи на основе fso-технологий // Студенческая наука для развития информационного общества: Сборник материалов IX Всероссийской научно-технической конференции, Ставрополь, 19-21 декабря 2018 года. Том Часть 1. Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2019. С. 182-192. EDN: ZAYYCL
-
Шишаков А.П., Пуля С.А., Бердник К.П., Бачурина В.С., Мочалов В.П. Особенности применения беспроводных оптических технологий в современные системах связи // Студенческая наука для развития информационного общества: Сборник материалов IX Всероссийской научно-технической конференции, Ставрополь, 19-21 декабря 2018 года. Том Часть 1. Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2019. С. 325-336.
-
Spagnolo G., Cozzella L., Leccese F. Underwater Optical Wireless Communications: Overview / Sensors. 20. 2020. P. 2261. EDN: NEZBPW
-
Ali M.F., Jayakody D.N.K., Chursin Y.A., Affes S., Dmitry S. Recent Advances and Future Directions on Underwater Wireless Communications // Arch. Comput. Methods Eng. 2019, рр. 1-34. EDN: ZJOKWL
-
Quazi A., Konrad W. Underwater acoustic communications // IEEE Commun. Mag., vol. 20, no. 2, рр. 24-30, Mar.1982.
-
Stojanovic M., Freitag L., Johnson M. Channel-estimation-based adaptive equalization of underwater acoustic signals // Proc. IEEE/MTSOCEANS, Seattle, WA, USA, Sep. 1999, рр. 590-595.
-
Vlasenko A., Korn P. Estimation of data assimilation error: A shallow-water model study. J. Amer. Meteorol. Soc., vol. 142, no. 7, рр. 2502-2520, 2014.
-
Stojanovic M. OFDM for underwater acoustic communications: Adaptive synchronization and sparse channel estimation // Proc. IEEE Int. Conf. Acoust., Speech Signal Process., Las Vegas, NV, USA, Mar./Apr. 2008, рр. 5288-5291.
-
Zheng Y.R. Channel estimation and phase-correction for robust underwater acoustic communications // Proc. IEEE Military Commun.Conf. (MILCOM), Oct. 2007, рр. 1-6.
-
Li W., Preisig J.C. Estimation of rapidly time-varying sparse channels // IEEE J. Ocean. Eng., vol. 32, no. 4, рр. 927-939, Oct. 2007. -
Li B., Zhou S., Stojanovic M., Freitag L., Willett P. Multicarrier communication over underwater acoustic channels with no uniform Doppler shifts // IEEE J. Ocean. Eng., vol. 33, no. 2, рр. 198-209, Apr. 2008. EDN: YVTPJL -
Stojanovic M. Low complexity Ofdm detector for underwater acoustic channels // Proc. IEEE OCEANS, Sep. 2006, рр. 1-6. -
Badiey M., Song A., Rouseff D., Song H.C., Hodgkiss W.S., Porter M.B. High-frequency acoustic propagation in the presence of ocean variability in KauaiEx // Proc. IEEE OCEANS, Aberdeen, Scotland, Jun. 2007, рр. 1-5. -
Melodia T., Kulhandjian H., Kuo L.C., Demirors E. Advances in Underwater Acoustic Networking. In Mobile Ad Hoc Networking: Cutting Edge Directions, 2nd ed., Chapter 23, Basagni S., Conti M., Giordano S., Stojmenovic I., Eds., Wiley: New York, NY, USA, 2013, рр. 804-852. -
Demirors E., Sklivanitis G., Santagati G.E., Melodia T., Batalama S.N. High-Rate Software-Defined Underwater Acoustic Modem with Real-Time Adaptation Capabilities // IEEE Access 2018, no. 6, pp. 18602-18615. -
Centelles D., Soriano-Asensi A., Marti J.V., Marin R., Sanz P.J. Underwater Wireless Communications for Cooperative Robotics with UWSim-NET // Appl. Sci. 2019, no. 9. P. 3526. -
Santos R., Orozco J., Micheletto M., Ochoa S., Meseguer R., Millan P., Molina C. Real-Time Communication Support for Underwater Acoustic Sensor Networks // Sensors 2017, no. 17. P. 1629. -
Domingo M.C. Securing underwater wireless communication networks // IEEE Wireless Commun. 2011, no. 18, pp. 22-28. -
Авдошина А.И., Соколов А.Г. Анализ проблем современных методов передачи информации в морских информационных системах // Информационные технологии и системы: управление, экономика, транспорт, право. 2013. № 1(10). С. 3-14. EDN: RZTYIB -
Altgelt C.A. The world's largest 'radio' station, Tech. Rep. [Online]. Available: https://www.hep.wisc.edu/~prepost/ELF.pdf. Дата обращения: 26.06.2023 г. -
Al-Shamma'a A.I., Shaw A., Saman S. Propagation of electromagnetic waves at MHz frequencies through seawater // IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 52, no. 11, pp. 2843-2849, Nov. 2004. -
Frater M.R., Ryan M.J., Dunbar R.M. Electromagnetic communications within swarms of autonomous underwater vehicles // Proc. 1st ACM Underwater Netw., 2006, pp. 64-70. -
Lu F., Lee S., Mounzer J., Schurgers C. Low-cost medium-range optical underwater modem: Short paper // Proc. 4th ACMInt. Workshop Under Water Netw, 2009, Art. no. 11. -
Yi X., Li Z., Liu Z. Underwater optical communication performance for laser beam propagation through weak oceanic turbulence // Appl. Opt., vol. 54, no. 6, pp. 1273-1278, 2015. EDN: VFSTDX -
Tu B., Liu L., Liu Y., Jin Y., Tang J. Acquisition probability analysis of ultra-wide FOV acquisition scheme in optical links under impact of atmospheric turbulence // Appl. Opt., vol. 52, no. 14, pp. 3147-3155, 2013. -
Snow J.B. Underwater propagation of high-data-rate laser communications pulses // Proc. SPIE, vol. 1750, pp. 419-427, Dec. 1992. -
Bales J.W., Chryssostomidis C. High-bandwidth, low-power, short-range optical communication underwater // Proc. 9th Int. Symp. Unmanned, Untethered Submersible Technol., Durham, NH, USA, 1995, pp. 406-415. -
Chancey M.A. Short range underwater optical communication links, M.S. thesis, Dept. Elect. Eng., North Carolina State Univ., Raleigh, NC, USA, 2005. -
Simpson J.A., Cox W.C., Krier B., Cochenour B., Hughes B.L., Muth J.F. 5 Mbps optical wireless communication with error correction coding for underwater sensor nodes // Proc. IEEE OCEANS, Seattle, WA, USA, Sep. 2010, pp. 1-4. -
Cox W.C., Simpson J.A., Domizioli C.P., Muth J.F., Hughes B. An underwater optical communication system implementing reed-solomon channel coding // Proc. IEEE OCEANS, Sep. 2008, pp. 1-6. -
Hanson F., Radic S. High bandwidth underwater optical communication // Appl. Opt., vol. 47, no. 2, pp. 277-283, 2008. -
Павлова М.С. Исследование и разработка беспроводной связи с подводным аппаратом: специальность 05.12.13 "Системы, сети и устройства телекоммуникаций": диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Павлова Мария Сергеевна. Новосибирск, 2020. 142 с. -
Абрамова Е.С. Методы формирования беспроводных каналов связи воздушно-подводных систем лазерным излучением: специальность 05.12.13 "Системы, сети и устройства телекоммуникаций": диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Абрамова Евгения Сергеевна. Новосибирск, 2023. 294 с. EDN: RNIYXA -
Ali T., Low T.J., Faye I. Classification of routing algorithms in volatile environment of underwater wireless sensor networks // International Journal of Communication Networks and Information Security, August 2014, no. 6(2),. DOI: 10.17762/ijcnis.v6i2.670 EDN: CBXFBA -
Семерник И.В., Бендер О.В., Тарасенко А.А., Самонова К.В. Особенности распространения оптического излучения в морской среде для обеспечения подводной беспроводной оптической связи // Тенденции развития науки и образования. 2022. № 92-9. С. 110-116. DOI: 10.18411/trnio-12-2022-439 EDN: CSKBIO -
Johnsn L.J., Jasman F., Green R.J., Leeson M.S. Recent advances in underwater optical wireless communications // Underwater Technology, vol. 32, pp. 167-175, Nov. 2014. -
Al-Zhrani S., Bedaiwi N.M., El-Ramli I.F., Barasheed A.Z., Abduldaiem A., Al-Hadeethi Y., Umar A. Underwater optical communications: a brief overview and recent developments // Engineered Science, 2021, 16, pp. 146-186. EDN: VWSSAW -
Kaushal H., Kaddoum G. Underwater Optical Wireless Communication // IEEE Access, vol. 4, pp. 1518-1547, 2016,. DOI: 10.1109/ACCESS.2016.2552538 EDN: WSHHMD -
Павлов И.И. Оптические свойства воды и зависимость их от типа водной среды // Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании (АПИНО 2023): Сборник научных статей. XII Международная научно-техническая и научно-методическая конференция. В 4 т., Санкт-Петербург, 28 февраля - 01 марта 2023. Том 1. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2023. С. 817-823. EDN: IUJDHY -
Schirripa Spagnolo G., Cozzella L., Leccese F. Underwater optical wireless communications: Overview, Sensors, vol. 20, no. 8, p. 2261, Apr. 2020. -
Saeed N., Celik A., Al-Naffouri T.Y., Alouini M.-S. Underwater optical wireless communications, networking, and localization: A survey, Ad Hoc Networks., 94 (2019), Article 101935. -
Gussen C.M.G., Diniz P.S.R., Campos M.L.R., Martins W.A., Costa F.M., Gois J.N. A survey of underwater wireless communication technologies / J. Commun. Info. Sys. 2016, 31, рр. 242-255. -
Doniec M., Rus D. Bidirectional optical communication with AquaOptical II / Proc. IEEE Int. Conf. Commun. Syst., Nov. 2010, pp. 390-394. EDN: ODKSNL -
Kulhandjian H. Inside out: Underwater communications / J. Ocean Technol., vol. 9, no. 2, pp. 104-105, 2014. -
Михайленко Т.В., Атаев Э.Ч., Сурова Е.А., Уклеев С.Ю., Яковлев С.В. Основные направления развития технологий оптической беспроводной связи / "Среднее профессиональное образование: векторы развития": III региональная научно-практическая конференция преподавателей и студентов, Ставрополь, 12 апреля 2019 года: сборник статей - Ставрополь, 2019. С. 22-27. -
Sharif B.S., Neasham J., Hinton O.R., Adams A.E. A computationally efficient doppler compensation system for underwater acoustic communications / IEEE J. Ocean. Eng., vol. 25, no. 1, рр. 52-61, Jan. 2000. -
Williams R.E., Battestin H.F. Coherent recombination of acoustic multipath signals propagated in the deep ocean / J. Acoust. Soc. Amer.,vol. 50, no. 6A, рр. 1433, 1971.
Выпуск
Другие статьи выпуска
В данной статье рассматривается использование двух основных типов глубоких нейронных сетей (DNN) - сверточных (CNN) и рекуррентных нейронных сетей (RNN), где проводится подробное сравнение каждой из них и того, как они могут быть оптимально использованы для синтеза многолучевой диаграммы направленности в фазированной антенной решетке (PAA) для мониторинга атмосферных радиозондовых средств. Показано, что DNN может одновременно использоваться в качестве вычислителя направлений прихода электромагнитных волн, например, от пилотируемого воздушного шара и нескольких беспилотных метеорологических зондов (UMP), перемещающихся в пространстве. При выборе между RNN и CNN выбор подходящей нейронной сети зависит от типа доступных данных и требуемых результатов. В то время как RNN используются в основном для классификации текста, CNN помогают идентифицировать и классифицировать изображения. Между ними много различий, но это не значит, что они взаимоисключающие. RNN и CNN CNN можно использовать вместе, чтобы воспользоваться их преимуществами.
Системы широковещательного телевидения изначально рассчитаны на восприятие изображения человеком в условиях передачи в ограниченном спектральном диапазоне, поэтому широковещательное телевидение соответствует параметрам зрительной системы человека и не превосходит их. В свою очередь, прикладные телевизионные системы, которые включают в себя, среди прочего, рентгенографию, болометрию и дистанционное зондирование Земли, предназначены для регистрации конкретных объектов. В то же время источниками регистрируемого излучения являются солнечный свет за пределами невизуального диапазона, рентгеновские лучи, инфракрасные лучи, дальность и условия распространения которых существенно отличаются от видимого солнечного света. Для точной регистрации этого излучения необходимы телевизионные системы с параметрами, существенно отличающимися от параметров зрительной системы человека. В этой статье рассматривается возможность обеспечения цветового контраста в прикладных телевизионных системах с широким динамическим диапазоном и предлагается метод оценки теплоты восприятия цветовых оттенков.
В статье приведен анализ роли полноценности архитектуры интеллектуальных транспортных систем (ИТС) в обеспечении их эффективности. Многие страны или группы стран имеют архитектуру ИТС с успешными результатами ее применения на практике. Показано, что архитектура ИТС постоянно обновляется и это является характерной тенденцией. Приведена характеристика некоторых подходов к созданию архитектуры ИТС, проведен анализ существующих методов создания интеграционных платформ ИТС. В статье предложены новые подходы к формированию интеграционной платформы в составе ИТС на основе принципа разделения управления идентификацией цифровых объектов и управления структурами данных цифровых объектов. Приведена схема организации потоков данных в разных контурах программных средств интеграционной платформы. Предлагается разделить контуры управления собственно данными транспортной системы и идентификационными данными, которые описывают участника ИТС (цифровой объект) с расширением возможностей в условиях функционирования кооперативных ИТС. Обеспечивается возможность организации связанных цепочек идентификации цифровых объектов ИТС, участия в формировании для рабочих процессов ИТС сетевых структур, описывающих поведение цифровых объектов в ходе процессов ИТС и поведение конечных пользователей в соответствии со свойствами сетевых структур.
В работе рассмотрена проблема ограничения пропускной способности диаграммообразующей схемы цифровой антенной решетки, обусловленная возможностями существующих линий связи с последовательной передачей данных от приемных каналов к спецвычислителю. Данная проблема ограничивает возможности реализации методов цифровой обработки сигналов в цифровых антенных решетках. Предметом исследования является возможность повышения пропускной способности диаграммоообразующей схемы цифровой антенной решетки за счет программного сжатия данных в тракте обработки. Цель работы состоит в создании научно-методического аппарата, который позволит повысить пропускную способность диаграммообразующей схемы за счет использования принципа субъективной избыточности применительно к задачам обработки радиолокационных данных. Результаты работы включают: обоснование и формулировку принципа субъективной избыточности радиолокационных данных и метод сжатия радиолокационных данных, а также результаты численных исследований, подтверждающие работоспособность предложенного научно-методического аппарата. Принцип субъективной избыточности опирается на независимость разделения процессов обработки сигналов в пространственной и временной областях при приеме одного эхо-сигнала, а в случае приема нескольких эхо-сигналов на принцип суперпозиции полей от различных источников в дальней зоне антенны. Метод сжатия радиолокационных данных основан на принципе субъективной избыточности радиолокационных данных и отличается от известных итерационной процедурой аппроксимации матрицы комплексных отсчетов в виде суперпозиции произведений одномерных косинусных спектров. Также показано, что применение метода сжатия радиолокационных данных позволяет в несколько раз увеличить пропускную способность линий передачи цифровой антенной решетки.
Измерительные системы технического зрения получили широкое распространение при решении промышленных задач. Подобные системы используются для работы в агрессивных условиях: при наличии осадков в виде дождя и снега, грязи, пыли, в широком температурном диапазоне. В таких условиях, несмотря на работоспособность аппаратуры, происходит потеря данных в измерительных системах. Потеря данных приводит к искажениям измерений и увеличению вероятности пропуска обнаружения объектов. Подобные ситуации представляют собой актуальную проблему для организаций, эксплуатирующих измерительные системы технического зрения. Для восстановления данных необходимо повторное проведение измерений, что связано с временными, трудовыми и финансовыми затратами. В ряде случаев потеря данных несет потенциальную угрозу для обеспечения безопасности жизни людей и техники. Различные измерительные системы технического зрения формируют различные виды телевизионных сигналов: одномерные сигналы, профили и изображения. Для восстановления данных был разработан метод итерационного совмещения различных видов телевизионных сигналов для систем технического зрения. Апробация метода показала повышение надежности и достоверности измерений.
Структура модели ISO/OSI не позволяет произвести выбор оптимального маршрута передачи пакетов на канальном уровне и предотвратить образование кольцевых маршрутов. Данные функции выполняет сетевой уровень. В общем случае задачу маршрутизации пакетов решает коммутатор исходя из алгоритма маршрутизации, который содержит в себе скрытый механизм “флудинга”. Пакет от коммутатора отправителя посылается во все порты, за исключением того порта, в который данный пакет поступил. При поступлении пакета коммутатор анализирует заголовок и если адрес в заголовке совпадает с адресом, которому принадлежит коммутатор то пакет принимается. Данная ситуация в совокупности с неравномерностью отправки сообщения создает повышенную нагрузку на коммутирующие устройства в случайные моменты времени и определяет проблему распределения потока входных данных в условиях пульсирующего трафика. Пульсирующий трафик можно рассматривать как нечеткость, лежащую в определенных границах. Для сглаживания трафика возможно применять кластеры коммутационных устройств, которые в свою очередь рассматриваются как исходящие устройства для следующего уровня кластеров. Таким образом, для распределения нагрузки возможно применить алгоритм распределения потоков, применяемый при решении транспортной задачи.
Статистика статьи
Статистика просмотров за 2025 год.
Издательство
- Издательство
- Издательский дом Медиа Паблишер
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111024, г. Москва, вн.тер.г. Муниципальный Округ Лефортово, ул Авиамоторная, д. 8, стр. 1
- Юр. адрес
- 111024, г. Москва, вн.тер.г. Муниципальный Округ Лефортово, ул Авиамоторная, д. 8, стр. 1
- ФИО
- Дымкова Светлана Сергеевна (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- ds@media-publisher.ru
- Контактный телефон
- +7 (926) 2188243