Беспроводная связь и информационные технологии были разработаны для пятого поколения (5G), что позволило реализовать различные приложения на основе радиосигналов, включая спутниковые системы, однако они не могли быть использованы в подводной среде. Сеть беспроводных датчиков (WSN) широко используется в подводной среде для сбора и передачи данных.
Подводная WSN (UWSN) может осуществлять передачу информации на большие расстояния с помощью подводных датчиков, что имеет определенное прикладное значение для обнаружения подводных целей, строительства подводного Интернета вещей, сбора морских данных, предотвращения стихийных бедствий и подводной гидролокационной связи.
Однако затраты на передачу данных и трудности с заменой батарей в подводной среде требуют эффективного и сбалансированного с точки зрения энергопотребления протокола маршрутизации для продления срока службы подводной сети. Многие существующие протоколы для ОСВП могут снизить энергопотребление, но большинство из них учитывают только проблему местного энергопотребления.
В настоящее время исследования энергомаршрутизации ОЭС в основном направлены на эффективное энергопотребление. Wahid and Kim предложили протокол маршрутизации на основе глубины (DBR), выбрав узел транспондера на основе глубины и остаточной энергии, названный энергоэффективным DBR (EEDBR).
Cao и другие изучили механизм сбалансированной передачи (BTM) для UWSN с точки зрения энергетической схемы, в которой каждый узел выбирает схему передачи исходя из своего уровня энергии (EL).
Li и другие предложили протокол экспедирования на основе относительного расстояния (RDBF). В другой аналогичной работе Wahid и других был предложен алгоритм маршрутизации с эффективным энергопотреблением, основанный на расстоянии до датчиков и остаточной энергии.
Mahmood и другие расширили DBR и EEDBR, увеличив срок службы сети. Shen и другие предложили новый энергоэффективный протокол маршрутизации на базе центроида (EECRP) для улучшения энергетических характеристик сети, что требует длительного срока службы круглых и базовых станций, расположенных в сети.
Azam и другие предложили сбалансированное распределение нагрузки (BLOAD), чтобы избежать энергетических дыр, вызванных дисбалансом энергопотребления, продлить период стабильности и срок службы UWSN.
Javaid и другие предложили два протокола маршрутизации UWSN. Первый протокол использовал адаптивную векторную переадресацию (AVN-AHHH-VBF) для предотвращения пустоты узла. Второй протокол был основан на сотрудничестве AVN-AHHH-VBF (CoAVN-AHH-VBF).
Ali и другие предложили два протокола: первый протокол прямого многопутевого управления мощностью (FLMPC-One) и второй протокол FLMPC, снижающий потребление энергии и обеспечивающий надежность за счет уклонения от энергетических отверстий.
Bengheni и другие предложили схему энергетического менеджмента, которая улучшила сбор энергии. Yousaf и другие предложили совместную политику тарифов и распределения электроэнергии (JRPAP), которая сбалансировала справедливость, пропускную способность и энергопотребление.
Yang и другие предложили гибридный протокол TDMA/CSMA в слое MAC для повышения энергоэффективности и пропускной способности сети.
Для любого энергобалансного алгоритма маршрутизации мощность передатчика датчиков является наибольшей из всех рабочих состояний, что примерно в 100 раз превышает мощность приема. Поэтому повышение энергоэффективности передачи данных имеет важное значение для повышения пропускной способности и срока службы сети.
Улучшенная маршрутизация с энергобалансом (IEBR) принимает рамки двух классических протоколов UWSN, BTM и кольца агрегации данных (DAR), и модифицирует их механизмы маршрутизации и передачи данных на основе фактических потребностей UWSN. IEBR сосредоточится на глобальной оптимизации, которая вряд ли может быть достигнута с помощью существующих алгоритмов энергетического баланса.
Результаты моделирования показывают, что по сравнению с другими типичными алгоритмами маршрутизации с энергобалансом, IEBR обрабатывает превосходные характеристики в течение срока службы сети, потери при передаче и пропускную способность.
Для решения проблемы ограниченной энергии и короткого срока службы в UWSN был рассмотрен усовершенствованный алгоритм маршрутизации энергетического баланса (IEBR). Построена модель кольцевого сектора, и оптимальный узел реле выбирается по расстоянию передачи и порогу глубины, чтобы избежать петли передачи. IEBR будет поочередно выбирать оптимальный узел реле между различными секторами кольца, а структура соединения будет динамически корректироваться в соответствии с разницей в уровне энергии.
В результате моделирования было выявлено, что IEBR имеет более длительный срок службы сети, большую эффективную пропускную способность и меньшие потери при передаче данных, чем существующие типичные алгоритмы в UWSN с различными размерами и масштабами. Более того, исследования показывают, что IEBR достигает глобального энергетического баланса, а не местного баланса, как это делают существующие алгоритмы. Футуральные исследования будут посвящены пространственному расширению секторов энергетического кольца и модели динамических пороговых значений глубины.
