Актуальные и перспективные способы построения беспроводных гидроакустических сетей доступа

Автор(ы): Панкратов Ф.С., Малахов И.М.

Выпуск: 91

Рубрика: Управление подвижными объектами и навигация

Год: 2021

Библиография: Панкратов Ф.С., Малахов И.М. Актуальные и перспективные способы построения беспроводных гидроакустических сетей доступа // Управление большими системами. Выпуск 91. М.: ИПУ РАН, 2021. С.120-143. DOI: https://doi.org/10.25728/ubs.2021.91.5

Дата опубликования: 31.05.2021

Ключевые слова: подводная акустическая связь, гидроакустическая связь, протоколы управления доступом к среде, Slotted FAMA, UW-MAC, Tone Lohi

Аннотация: Большая задержка распространения сигналов, сильное влияние отражённых сигналов и, как следствие, высокая вероятность ошибки и низкая скорость передачи данных являются отличительными чертами подводных акустических сетей связи. В таких условиях для построения беспроводной подводной сети доступа необходима разработка специальных протоколов управления доступом к среде, так как многие современные сетевые протоколы, разработанные для наземных сетей радиосвязи, в подводной среде имеют чрезвычайно низкую эффективность. В статье проведен обзор актуальных и перспективных способов построения беспроводных подводных сетей доступа в подводной акустической связи. Проанализированы протоколы управления доступом к среде на основе расписания и на основе конкуренции, подходящие для организации подводной гидроакустической сети. Приведено описание протокола ALOHA и его модификаций (ALOHA-CA и ALOHA-AN), протоколов с механизмом определения несущей FAMA и Slotted FAMA, улучшенного протокола MACAW, протоколов UW-MAC и Tone Lohi. Выбор протокола для использования его в рамках развёртываемой сети является важной задачей при проектировании сети. В статье приводится сравнение протоколов и указывается, в каких системах можно было бы применить эти протоколы. В конце работы приводится анализ возможных сценариев применения различных протоколов в подводной акустической связи и идеи для дополнительных исследований в рамках работ по разработке протоколов управления доступом к среде.

Author(s): Pankratov P., Malakhov I.

Article title: Actual and perspective methods of constructing wireless access networks in underwater acoustic communication

Issue: 91

Year: 2021

Keywords: underwater acoustic communication, medium access control protocols, Slotted FAMA, UW-MAC, Tone Lohi

Abstract: The large delay in the propagation of signals, the strong influence of reflected signals and, as a result, the high probability of error rate and low data transfer speed are distinctive features of underwater acoustic communication networks from packet radio networks. In such circumstances, the construction of a wireless underwater access network requires the development of special media access control protocols, since many advanced network protocols developed for terrestrial radio networks had extremely low data transmission efficiency in an underwater environment. This article provides an overview of available solutions for promising methods of building a wireless access network in underwater acoustic communication, which are schedule-based and competition-based media access protocols. The ALOHA protocol and its modifications (ALOHA-CA and ALOHA-AN), protocols with the carrier determination mechanism (FAMA and Slotted FAMA), the improved MACAW protocol, UW-MAC and Tone Lohi protocols are also described in this article. Deciding on which protocol to use within a deployable network is an important task in network design. The article provides a comparison of protocols and proposes a way of analyzing in which systems these protocols could be applied. At the end of the work, an analysis of possible scenarios for the application of various protocols in the underwater acoustic communication environment and ideas for additional research in medium access control protocols development was provided.