Skip to main content
SUPERVISOR
Pejman Khadivi,MasoudReza Hashemi
پژمان خدیوی (استاد راهنما) مسعودرضا هاشمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Sheikh Zefreh
محمد شیخ زفره

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

An Analytical Model for Evaluation and Estimation of the Transmission Capacity of Underwater Acoustic Sensor Networks
One approach for ocean-bottom and column monitoring is to use oceanographic sensors, record the data, and recover the instruments. This approach creates long lags in receiving the recorded information. In addition, if a breakdown occurs before recovery, all the data is lost. An appropriate solution for these applications is to design an underwater acoustic network (UWA) in order to establish real-time communication between the underwater instruments. However, underwater networking has several challenges. While many underwater applications require long-term monitoring of the deployment area, the battery-powered network nodes limit the lifetime of UWA networks. On the other hand, underwater acoustic channel characterized by low available bandwidth, highly varying multi-path, and large propagation delays. In addition, the path loss in underwater acoustic communication channels depends not only on the distance between the transmitter and receiver, as it is the case in many other wireless channels, but also on the signal frequency significantly. Within such an environment, designing an UWA network that maximizes throughput and reliability, while minimizing the power consumption, becomes a very difficult task. One of the questions that arise naturally at this time is that if two transmitters that their relevant receivers are in the vicinity of each other, send their data at the same time, the Signal to Interference ratio (SIR) decreases at the receivers. Hence, what are the fundamental capabilities of underwater networks in supporting multiple nodes that wish to communicate to (or through) each other over an acoustic channel in order to satisfy the QoS requirements? While research has been extremely active on assessing the capacity of wireless radio networks, no similar analyses have been reported for underwater acoustic networks.
هدف از بکارگیری شبکه های حسگر صوتی زیرآب، بدست آوردن اطلاعات مورد نظر از اعماق و بستر رودخانه ها، دریاها و اقیانوس ها می باشد. بر این اساس، شبکه های حسگر صوتی زیرآبی کاربردهای گوناگونی دارند که از جمله آنها به مواردی همچون جمع‌آوری داده‌های اقیانوس‌شناسی، کنترل آلودگی دریایی، تحقیقات ساحلی، جلوگیری از بلایا و آسیب‌های طبیعی، کمک به دریانوردی، تشخیص و ارزیابی منابع نفت و گاز در زیر دریا، کاربردهای نظامی و … می‌توان اشاره نمود. در این پایان نامه، با معیارقرار دادن مدل تضعیف تورپ، نسبت سیگنال به تداخل برای کانال های صوتی زیرآب تعیین می گردد. از جمله نتایج قابل توجه در مورد نسبت سیگنال به تداخل بدست آمده این است که علیرغم اینکه میزان تضعیف سیگنال صوتی در زیرآب، به فرکانس کار و همچنین پهنای باند وابسته است؛ با این حال، نسبت سیگنال به تداخل با تقریب خوبی به فرکانس وابسته نیست. در ادامه و با بهره گیری از نتیجه بدست آمده، ظرفیت انتقال شبکه های حسگر زیرآبی مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. منظور از ظرفیت، بیشترین چگالی فرستنده هائی است که می توانند به صورت همزمان در شبکه حضور داشته باشند، به نحوی که کیفیت سرویس از حدی کمتر نباشد. برای تعیین این ظرفیت، دو حالت متفاوت در نظر گرفته می شود. در حالت اول فرض شده که فاصله بین تمامی زوج فرستنده-گیرنده ها یکسان و ثابت است. بر این اساس، حدود بالا و پایین با بهره گیری از فرایند نقطه ای پواسون تعیین می گردد. این حدود، وابستگی ظرفیت انتقال شبکه های حسگر صوتی زیرآبی را به پارامترهایی چون بهره گسترش، فاصله بین گیرنده و فرستنده، نسبت سیگنال به تداخل مورد نیاز به عنوان معیاری از کیفیت مخابره و احتمال برون رفت بیان می کنند. در حالت دوم، فرض توانایی کنترل توان توسط فرستنده ها در نظر گرفته می شود. در این حالت نیز حدود بالا و پایین تعیین می شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی