Разработка сетецентрической масштабируемой системы подводной связи "Подводный интернет вещей"

Цель исследования - разработка системы, обеспечивающей максимально простой и надежный доступ к сети подводных сенсоров и/или исполнительных механизмов из сети Интернет. Разрабатываемая система состоит из следующих функциональных элементов: двухсредных точек доступа - плавучих устройств, реализующих функционал посредников между сетью Интернет (радиоканал, сотовая связь) и гидроакустическим каналом связи, а также определения местоположения подводных узлов сети; гидроакустических многорежимных модемов, реализующих физический и транспортный уровень передачи информации; универсальных интерфейсных устройств, выполняющих функции посредников между гидроакустическими модемами и пользовательскими устройствами и/или сенсорами. Универсальные интерфейсные устройства разрабатываются с открытой архитектурой и исходным кодом, для того чтобы потребители могли самостоятельно добавлять поддержку разнообразных устройств. Цель третьего этапа НИР - изготовление испытательного стенда для проведения тестирования подводной сети; выполнение натурных испытаний подводной сети; доработка коммуникационных устройств для сопряжения с несколькими сенсорами. Выполнены: обзор проблемы беспроводной передачи данных под водой и реализации контроля доступа к среде (MAC - Media Access Control); анализ существующих работ, посвященных данной проблематике, с определением их положительных и отрицательных сторон. Приведен разработанный метод контроля множественного доступа к среде, и описан стек специализированных протоколов, разработанных с учетом специфики гидроакустического канала связи, а также метод определения местоположения подводных узлов и схема их оптимального опроса с учетом фактического удаления от точек доступа. Эффективность предлагаемого решения проиллюстрирована на модели и подтверждена результатами стендовых и натурных испытаний. Рассмотрены различные сценарии работы системы; представлены структурные и компоновочные схемы устройств, габаритные чертежи. Отдельно произведен энергетический расчет дальности гидроакустической связи. Выполнены: анализ существующих подходов к изготовлению гидроакустического оборудования с выделением достоинств и недостатков рассматриваемых подходов; анализ требований, предъявляемых как к подобным системам в целом, так и к их отдельным компонентам; описание технологии заливки в полиуретановый компаунд; списки основных комплектующих и материалов для сборки универсального модема, двухсредной точки доступа и интерфейсного устройства; последовательности сборки изготавливаемых устройств; перечни контрольно-измерительных процедур для контроля качества изготовления опытных образцов. Представлены: описание изготовленного стенда для проведения тестирования подводной сети; описание развертывания тестовой сети в естественном водоеме; описание проведенной экспериментальной проверки тестовой сети; описание проведенных доработок коммуникационных устройств для сопряжения с несколькими сенсорами. Результатами работы по третьему (заключительному) этапу являются: конструкторская документация на испытательный стенд для проведения тестирования подводной сети; результаты экспериментальной проверки пробной сети сенсоров в естественном водоеме; доработанная схема коммуникационного устройства для сопряжения с несколькими сенсорами.