Prijava EN
Oblast istraživanja

Podvodne mreže

Povezivanje distribuiranih podvodnih sistema

Pregled istraživanja

Istražujemo nove granice u oblasti: Podvodne mreže

Podvodne mreže omogućavaju saradnju više senzora, akustičnih modema, autonomnih vozila i površinskih pristupnih stanica na velikim morskim područjima. Za razliku od pojedinačne akustične veze, podvodna mreža mora koordinirati veliki broj uređaja uz duga kašnjenja pri prostiranju, ograničen propusni opseg, povremenu povezanost, promjenljive uslove kanala i stroga energetska ograničenja.

Naše istraživanje razvija komunikacione protokole, distribuirane algoritme i integrisane mrežne arhitekture za pouzdane, energetski efikasne i skalabilne podvodne sisteme.

Sve oblasti istraživanja
Istraživački program

Istraživački pravci

Posebni pravci istraživanja povezani zajedničkim putem validacije.

Pristup mediju i koordinacija kanala

Kada više podvodnih uređaja dijeli isti akustični kanal, istovremeni prenosi mogu izazvati sudare paketa i duga komunikaciona kašnjenja. Uobičajeni protokoli zemaljskih mreža često nijesu pogodni jer je prostiranje pod vodom sporo, a uslovi kanala značajno variraju.

Projektujemo protokole za kontrolu pristupa mediju koji koordiniraju prenose uzimajući u obzir:

  • Duga i promjenljiva kašnjenja pri prostiranju
  • Efekte skrivenog i izloženog terminala
  • Ograničen akustični propusni opseg
  • Sudare paketa i ponovljene prenose
  • Asinhroni rad uređaja
  • Mobilnost i promjenljivu topologiju mreže

Naš cilj je povećati iskorišćenost kanala i pouzdanost isporuke paketa uz smanjenje potrošnje energije i komunikacionog kašnjenja.

Energetski efikasno umrežavanje

Od podvodnih senzorskih čvorova često se očekuje da rade mjesecima ili godinama bez zamjene baterije. Mrežni protokoli zato moraju svesti komunikacionu aktivnost na minimum, a istovremeno obezbijediti da važni podaci stignu do odredišta.

Naše istraživanje obuhvata:

  • Adaptivno upravljanje radnim ciklusom i raspoređivanje režima spavanja
  • Energetski svjesnu kontrolu pristupa mediju
  • Selektivno aktiviranje komunikacionih interfejsa
  • Prenos podataka pokrenut događajima
  • Raspoređivanje komunikacije prema mrežnom saobraćaju
  • Smanjenje nepotrebnih ponovljenih prenosa
  • Uravnotežavanje potrošnje energije među mrežnim čvorovima

Ovi pristupi produžavaju vijek trajanja mreže i smanjuju rizik da pojedinačni čvorovi postanu nedostupni zbog prevelikog komunikacionog opterećenja.

Rutiranje i komunikacija preko više skokova

Direktna komunikacija sa površinskom pristupnom stanicom možda nije moguća za udaljene, duboko postavljene ili zaklonjene podvodne uređaje. Umrežavanje preko više skokova omogućava prosljeđivanje podataka kroz posredne čvorove.

Razvijamo metode rutiranja koje biraju komunikacione putanje prema pouzdanosti veze, udaljenosti, kašnjenju, raspoloživoj energiji i uslovima u mreži.

Naše istraživanje rutiranja usmjereno je na:

  • Pouzdan rad na velikim udaljenostima
  • Adaptivni izbor putanje
  • Oporavak od otkaza čvora ili veze
  • Smanjeno kašnjenje od izvora do odredišta
  • Uravnoteženu potrošnju energije
  • Podršku za promjenljive i djelimično povezane topologije

Komunikacija preko više skokova može proširiti pokrivenost izvan dometa pojedinačnog akustičnog modema i poboljšati otpornost mreže.

Distribuirano podvodno opažanje

Podvodne mreže omogućavaju objedinjavanje opažanja sa više lokacija u koordinisanu sliku morske sredine.

Istražujemo distribuirane senzorske sisteme za:

  • Pasivno akustično praćenje
  • Detekciju i klasifikaciju plovila
  • Lokalizaciju i praćenje izvora
  • Praćenje životne sredine i kvaliteta vode
  • Otkrivanje neuobičajenih akustičnih događaja ili događaja u životnoj sredini
  • Nadzor podvodne infrastrukture

Objedinjavanje mjerenja iz više čvorova može povećati prostornu pokrivenost, poboljšati pouzdanost detekcije i smanjiti broj lažnih alarma u odnosu na odluke zasnovane na jednom senzoru.

Sinhronizacija i kooperativna obrada

Mnoge primjene distribuiranog opažanja zahtijevaju precizno vremensko usklađivanje mjerenja različitih uređaja.

Razvijamo metode sinhronizacije, korekcije vremenskih oznaka i kooperativne obrade signala koje uzimaju u obzir pomjeraj i odstupanje časovnika, duga kašnjenja pri prostiranju i povremenu komunikaciju.

Ove mogućnosti podržavaju obradu razlike u vremenu dolaska, distribuiranu lokalizaciju, koherentnu analizu podataka i pouzdano spajanje mjerenja prikupljenih iz više čvorova.

Integracija statičnih i mobilnih mreža

Podvodne mreže mogu obuhvatati fiksne senzore na morskom dnu, usidrene uređaje, autonomna podvodna vozila, autonomna površinska vozila i površinske pristupne stanice.

Istražujemo hibridne arhitekture u kojima mobilne platforme komuniciraju sa stacionarnim mrežama tako što:

  • Prikupljaju podatke iz potopljenih čvorova
  • Dostavljaju komande i ažuriranja konfiguracije
  • Proširuju komunikacionu pokrivenost
  • Djeluju kao privremeni releji
  • Podržavaju lokalizaciju i kalibraciju mreže
  • Funkcionišu kao mobilni prenosioci podataka

Mobilne platforme mogu povezati čvorove koji su van direktnog dometa pristupne stanice ili su dostupni samo povremeno.

Otpornost mreže i adaptivni rad

Sistemi postavljeni u moru izloženi su promjenljivim uslovima kanala, kvarovima opreme, kretanju, smetnjama i privremenom gubitku komunikacije.

Razvijamo adaptivne mrežne mehanizme koji omogućavaju nastavak rada sistema kada pojedinačne veze ili čvorovi postanu nedostupni. To obuhvata dinamički izbor rute, lokalno donošenje odluka, privremeno čuvanje podataka, upravljanje ponovljenim prenosima i izmjenu komunikacionih rasporeda.

Cilj je stvaranje mreža čije se performanse postepeno smanjuju umjesto da potpuno otkažu kada se uslovi promijene.

Povezivanje podvodnih i površinskih sistema

Podvodne senzorske mreže na kraju moraju prenijeti informacije operatorima, platformama u oblaku ili zemaljskim komunikacionim sistemima.

Razvijamo arhitekture pristupnih stanica koje povezuju akustične mreže sa površinskim tehnologijama kao što su:

  • LoRa
  • LTE-M i NB-IoT
  • Satelitska komunikacija
  • Wi-Fi i lokalne radio-veze
  • Platforme za daljinski nadzor

Ove pristupne stanice podržavaju dvosmjernu komunikaciju: senzorski podaci prenose se na kopno, dok se komande, ažuriranja konfiguracije i instrukcije misije šalju nazad podvodnim uređajima.

Naša vizija

Naš cilj je razvoj podvodnih mreža koje pouzdano rade na velikim udaljenostima, koordiniraju distribuirane senzorske uređaje, prilagođavaju se promjenljivim uslovima u moru i ostaju operativne tokom dugih perioda sa ograničenim energetskim resursima.

Kombinovanjem komunikacionih protokola, distribuiranog opažanja, kooperativne obrade, autonomnih platformi i površinskih pristupnih stanica želimo omogućiti skalabilne podvodne sisteme koji izolovane uređaje pretvaraju u inteligentne i otporne morske mreže.

Primijenjeno istraživanje

Povezani projekti

Istraživački projekti koji su trenutno u toku u ovoj oblasti

SWARM
Aktivan
SWARM

Skalabilno praćenje podvodnih ekosistema pomoću akustičnih senzorskih mreža

Distribuirana senzorika i analitika za pouzdanu, dugoročnu procjenu vodenih ekosistema uz primjenu najsavremenije akustične senzorske tehnologije.

Autonomni sistemi Mašinsko učenje +2
BLUE-SHIELD
Aktivan
BLUE-SHIELD

Razvoj tehnologija za zaštitu morskih ekosistema i održivo upravljanje priobalnim područjima

Inovativna pasivna akustična detekcija i klasifikacija plovila, u kombinaciji sa autentifikovanim komunikacionim protokolima zaštićenog integriteta za pouzdan prenos kroz podvodnu senzorsku mrežu.

Pasivna akustika Sigurnost +2
Echo Gate
Završen
Echo Gate

Infrastruktura i istraživački kapaciteti za podvodne akustične senzorske mreže

Izgradnja kapaciteta i razvoj infrastrukture za podvodno senzorsko umrežavanje i eksperimentisanje.

UASN Test platforme +2
MONUSEN
Završen
MONUSEN

Crnogorski centar za podvodne senzorske mreže

Evropski projekat umrežavanja koji je ojačao ekspertizu Univerziteta Crne Gore u oblasti podvodnih senzorskih mreža kroz institucionalna partnerstva, razmjenu osoblja, posjete stručnjaka, obuke i zajednička istraživanja.

UWSN Izgradnja kapaciteta +2
Svi projekti