अंडरवाटर ध्वनिक ट्रांसड्यूसर सेंसर का विकास और अनुप्रयोग

1 पानी के भीतर ध्वनिक ट्रांसड्यूसर नेटवर्क की मूल अवधारणा और इतिहास

 

अंडरवाटर ध्वनिक ट्रांसड्यूसर  नेटवर्क वैश्विक नेटवर्क प्रौद्योगिकी के लोकप्रियकरण का उत्पाद है। अब जबकि भूमि तार वाले ऑप्टिकल या विद्युत माध्यमों से जुड़ी हुई है, और नेटवर्क वायरलेस नेटवर्क या यहां तक ​​कि हवा में संचार उपग्रहों के माध्यम से जुड़ा हुआ है, पानी के नीचे का नेटवर्क एकमात्र शेष कुंवारी भूमि हो सकती है जिस पर पूरी तरह से खेती नहीं की गई है। यह कल्पना की जा सकती है कि एक दिन, जब आप कंप्यूटर चालू करते हैं और इंटरनेट से जुड़ते हैं, तो आप तुरंत गहरे अटलांटिक महासागर में समुद्री धाराओं का वास्तविक समय डेटा प्राप्त कर सकते हैं। यदि एक अंडरवॉटर कैमरा स्थापित किया गया है, तो आप अपनी स्क्रीन पर महान अपस्ट्रीम की रंगीन मछलियों को भी देख सकते हैं। . यह पानी के भीतर ध्वनिक ट्रांसड्यूसर नेटवर्क का सामना करने वाला कार्य है: पानी के नीचे ध्वनिक नेटवर्क का उपयोग सूचना प्रसारण के साधन के रूप में किया जाता है, पानी के नीचे सेंसर का उपयोग सूचना अधिग्रहण के लिए खिड़की के रूप में किया जाता है, और पर्यवेक्षक को भेजे गए पानी के नीचे के डेटा को एकीकृत करने के लिए पानी के नीचे ध्वनिक नेटवर्क को अंततः पारंपरिक नेटवर्क में शामिल किया जाता है। चूँकि ध्वनि तरंगें ऊर्जा का एकमात्र रूप है जिसे पानी में लंबी दूरी तक प्रसारित किया जा सकता है, रेडियो तरंगों की पानी में प्रसार दूरी बहुत कम होती है, और उच्च क्षीणन और पानी के नीचे बिखरने के कारण प्रकाश भी पानी के नीचे के वातावरण के लिए उपयुक्त नहीं है। . पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर एक वायरलेस नेटवर्क है जो सूचना वाहक के रूप में पानी के नीचे ध्वनिक तरंगों से बना है। यह हवा में वायरलेस नेटवर्क के समान है, सिवाय इसके कि हवा में सूचना वाहक रेडियो तरंगें हैं, और पानी में सूचना वाहक ध्वनि तरंगें हैं। पानी के नीचे ध्वनिक नेटवर्क को दो तकनीकी समस्याओं का समाधान करना होगा, एक पानी के नीचे ध्वनिक संचार ट्रांसड्यूसर है, और दूसरा ध्वनिक संचार पर आधारित नेटवर्किंग है। पानी के भीतर ध्वनिक संचार दो उपयोगकर्ताओं (या सूचना स्रोतों) के बीच बिंदु-से-बिंदु संचार को हल करता है, और जब कई उपयोगकर्ता (या सूचना स्रोत) जल माध्यम चैनल साझा करते हैं तो नेटवर्किंग सूचना इंटरैक्शन की समस्या को हल करती है। विकास के तहत एक उभरती हुई तकनीक के रूप में, पानी के भीतर ध्वनिक नेटवर्क का विकास हवा में वायरलेस नेटवर्क से काफी पीछे होने का कारण पानी के नीचे ध्वनिक संचार प्रौद्योगिकी का विकास काफी हद तक सीमित है। सबसे पहले पानी के भीतर ध्वनिक संचार का पता 1950 के दशक में एनालॉग डेटा के लिए आयाम मॉड्यूलेशन (एएम) और सिंगल-साइडबैंड (एसएसबी) पानी के नीचे टेलीफोन से लगाया जा सकता है; पानी के भीतर ध्वनिक प्रतिध्वनि वातावरण में आयाम मॉड्यूलेशन के कारण, 1970 के दशक से पहले कुछ एनालॉग सिस्टम थे। वीएलएसआई तकनीक के विकास के साथ, 1980 के दशक की शुरुआत में अंडरवाटर डिजिटल फ़्रीक्वेंसी शिफ्ट कीइंग (एफएसके) तकनीक लागू की गई थी। यह चैनल के समय और आवृत्ति प्रसार के लिए मजबूत है। पानी के अंदर ध्वनिक सुसंगत संचार 1980 के दशक के अंत में सामने आया। गैर-सुसंगत संचार की तुलना में, सुसंगत पानी के नीचे ध्वनिक संचार तकनीक सीमित बैंडविड्थ वाले पानी के नीचे ध्वनिक चैनल की बैंडविड्थ दक्षता में सुधार कर सकती है। हालाँकि, पानी के नीचे ध्वनिक चैनल की कठोरता और जटिलता के कारण, पानी के नीचे ध्वनिक सुसंगत संचार शुरू नहीं हुआ है। यह स्वीकार किया गया था कि उस समय पानी के नीचे ध्वनिक संचार की दूरी और गति का उत्पाद लगभग 0.5 किमी था। 1990 के दशक में, डीएसपी चिप प्रौद्योगिकी और डिजिटल संचार सिद्धांत के विकास के कारण, कई जटिल चैनल समकारी प्रौद्योगिकियों को साकार किया जा सकता है, जिसने पानी के नीचे ध्वनिक सुसंगत संचार प्रौद्योगिकी के विकास को आगे बढ़ाया, और क्षैतिज चैनल संचार के अध्ययन की ओर रुख किया, क्योंकि चैनल का मल्टीपाथ प्रभाव गहरे समुद्र में ऊर्ध्वाधर चैनल की तुलना में बहुत अधिक जटिल है। 1990 के दशक के मध्य में, उथले समुद्री वातावरण में पानी के भीतर ध्वनिक संचार ट्रांसड्यूसर की गति और दूरी का उत्पाद 40 किमी× kbit तक पहुंच गया, जिससे पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर की स्थापना हुई। पानी के भीतर नेटवर्क का एक ऐतिहासिक प्रमुख घटक पानी के नीचे ध्वनिक मॉडेम का उद्भव है। पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर अनुप्रयोग की सबसे प्रारंभिक अवधारणा 1993 में ऑटोनॉमस ओशन सैंपलिंग नेटवर्क (एओएसएन) थी। संयुक्त राज्य अमेरिका ने 1998 में पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर की अवधारणा को सत्यापित करने के लिए एक वार्षिक प्रयोग शुरू किया है। 1990 के दशक के मध्य से, पानी के भीतर ध्वनिक संचार प्रौद्योगिकी और पानी के नीचे नेटवर्क तकनीक एक ही समय में लगातार विकसित हो रही हैं। हालाँकि, जल माध्यम की विशिष्टता और जटिलता (जैसे उच्च समय विलंब, बड़े क्षीणन, बहुपथ और आवृत्ति बदलाव) के कारण, इसका उपयोग भूमि पर किया जाता है। वायरलेस नेटवर्क तकनीक को सीधे पानी के नीचे के नेटवर्क पर लागू नहीं किया जा सकता है, और पानी के नीचे के चैनलों, पानी के नीचे संचार और पानी के नीचे नेटवर्क प्रोटोकॉल पर अनुसंधान जोरों पर है। वहीं, 1990 के दशक से लेकर वर्तमान तक कम दूरी के वायरलेस संचार पर आधारित टेरेस्ट्रियल वायरलेस सेंसर नेटवर्क का विकास भी बहुत तेजी से हुआ है। यह कहा जा सकता है कि पानी के नीचे ध्वनिक सेंसर नेटवर्क पानी के नीचे के अनुप्रयोगों के लिए स्थलीय सेंसर नेटवर्क की अवधारणा का विस्तार है। पानी के भीतर ध्वनिक सेंसर नेटवर्क कई सेंसर नोड्स से बना है। नोड्स को स्थिर किया जा सकता है, जैसे कि लंगर डाले हुए बोया या सबमर्सिबल लक्ष्य, या मोबाइल, जैसे पानी के नीचे रोबोट (यूवी या एयूवी)। वर्तमान में, पानी के नीचे ध्वनिक सेंसर नेटवर्क विभिन्न प्रकार के पानी के नीचे सेंसर के अनुसार अलग-अलग जानकारी प्राप्त कर सकता है: इसका उपयोग समुद्र विज्ञान डेटा अधिग्रहण, समुद्री प्रदूषण निगरानी, ​​​​तटीय विकास, आपदा रोकथाम, पानी के नीचे नेविगेशन और स्थिति सहायता, समुद्री संसाधन सर्वेक्षण और वैज्ञानिक अनुसंधान डेटा अधिग्रहण, वितरित सामरिक निगरानी, ​​​​माइन टोही, और पानी के नीचे लक्ष्य का पता लगाने, ट्रैकिंग और स्थिति के लिए किया जा सकता है। संक्षेप में, अंडरवाटर ध्वनिक सेंसर नेटवर्क एक निश्चित पानी के नीचे क्षेत्र में विभिन्न सेंसर नोड्स के माध्यम से पानी के नीचे की जानकारी प्राप्त करना है, और पानी के नीचे के नोड्स के साथ ध्वनिक संचार और नेटवर्किंग का संचालन करना है, और अंत में विशिष्ट नोड्स और री-रेडियो के माध्यम से वायर्ड और वायर्ड रूप में गुजरना है, कवरेज क्षेत्र में प्राप्त जानकारी को किनारे पर पारंपरिक नेटवर्क में शामिल किया जाता है और पर्यवेक्षक के अंडरवाटर सबनेट में भेजा जाता है। आप पानी के भीतर ध्वनिक सेंसर नेटवर्क की कई विशेषताएं देख सकते हैं: पहली है गतिशीलता। क्योंकि यह चलने योग्य है, यह एक स्वायत्त नेटवर्क होना चाहिए जो स्व-व्यवस्थित हो सके और एक निश्चित नेटवर्क रूटिंग पद्धति का पालन कर सके; दूसरा पानी के नीचे वायरलेस और पानी के नीचे ध्वनिक संचार है, पानी के नीचे ध्वनिक संचार के उपयोग के कारण, समुद्री पर्यावरण की विशेषताओं के अनुकूल होना चाहिए और भौतिक परत की तकनीकी चुनौतियों का समाधान करना चाहिए; तीसरा, यह ऊर्जा सीमित है, क्योंकि यह वायरलेस है, इसलिए यह बैटरी चालित है; चौथा, इसमें डेटा है रिले फ़ंक्शन मॉनिटरिंग डेटा को किनारे तक पहुंचा सकता है। डेटा को प्रभावी ढंग से और विश्वसनीय रूप से प्रसारित करने के लिए, एक निश्चित नेटवर्क प्रोटोकॉल का पालन किया जाना चाहिए। नेटवर्क टोपोलॉजी रूटिंग विधि, ऊर्जा हानि, नेटवर्क क्षमता और नेटवर्क की विश्वसनीयता निर्धारित करती है, इसलिए नेटवर्क टोपोलॉजी को पहले पेश किया जाना चाहिए।

2 पानी के नीचे ध्वनिक सेंसर नेटवर्क की टोपोलॉजिकल संरचना

भूमि पर वायरलेस सेंसर नेटवर्क संरचना की तरह, पानी के नीचे हाइड्रोकॉस्टिक सेंसर नेटवर्क की टोपोलॉजिकल संरचना को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: केंद्रीकृत नेटवर्क (केंद्रीकृत नेटवर्क), और वितरित पीयर-टू-पीयर नेटवर्क (वितरित पीयर-टू-पीयर नेटवर्क)। एक केंद्रीकृत नेटवर्क में, नोड्स के बीच संचार एक केंद्रीय नोड के माध्यम से महसूस किया जाता है, और नेटवर्क इस केंद्रीय नोड के माध्यम से बैकबोन नेटवर्क से जुड़ा होता है। इस कॉन्फ़िगरेशन का मुख्य नुकसान यह है कि विफलता का एक बिंदु है, अर्थात, इस नोड की विफलता से पूरा नेटवर्क विफल हो जाएगा। और क्योंकि एकल मॉडेम की सीमा सीमित है, केंद्रीकृत नेटवर्क का कवरेज सीमित है। चित्र 1 एक केंद्रीकृत नेटवर्क की टोपोलॉजी का एक योजनाबद्ध आरेख है। पीयर-टू-पीयर नेटवर्क का अर्थ है कि उन्हें 'प्रशासित' करने के लिए कोई केंद्रीय नोड नहीं है, और प्रत्येक नोड के पास अपेक्षाकृत समान अधिकार है। विभिन्न रूटिंग विधियों के अनुसार, पीयर-टू-पीयर नेटवर्क में कुछ अंतर हैं। एक पूरी तरह से जुड़ा हुआ पीयर-टू-पीयर नेटवर्क नेटवर्क में दो मनमाने नोड्स को सीधे 'पॉइंट-टू-पॉइंट' कनेक्शन प्रदान करता है। यह टोपोलॉजी रूटिंग की आवश्यकता को कम करती है। हालाँकि, जब नोड्स एक बड़े क्षेत्र में बिखरे हुए होते हैं, तो संचार की आवश्यकता होती है। ताकत बहुत बढ़ गई है. और एक 'निकट और दूर' समस्या भी होगी, यानी, जब एक नोड ए एक दूरस्थ नोड को डेटा पैकेट भेज रहा है, तो यह नोड ए के पड़ोसी नोड्स को अन्य सिग्नल प्राप्त करने से रोक देगा।

 

मल्टी-हॉप पीयर-टू-पीयर नेटवर्क केवल आसन्न नोड्स के बीच संचार करता है, और एक संदेश स्रोत से गंतव्य तक नोड्स के बीच कई हॉप्स द्वारा पूरा किया जाता है। मल्टी-हॉप प्रणाली एक बड़े क्षेत्र को कवर कर सकती है, क्योंकि नेटवर्क की सीमा नोड्स की संख्या पर निर्भर करती है, और अब एकल मॉडेम की सीमा तक सीमित नहीं है। चित्र 2 मल्टी-हॉप पीयर-टू-पीयर नेटवर्क टोपोलॉजी का एक योजनाबद्ध आरेख है। नेटवर्क वायरलेस मोबाइल एप्लिकेशन के लिए एक नेटवर्क है, जो मल्टी-हॉप पीयर-टू-पीयर नेटवर्क से संबंधित है। इसके लिए पहले से बुनियादी ढांचे का निर्माण करने की आवश्यकता नहीं होती है, इसे इंफ्रास्ट्रक्चरलेस नेटवर्क (बुनियादी ढांचागत नेटवर्क) भी कहा जाता है। इसकी विशेषताएं हैं: स्वायत्त नेटवर्क, गतिशील टोपोलॉजी, बैंडविड्थ सीमा और परिवर्तनीय लिंक क्षमता, मल्टी-हॉप संचार, वितरित नियंत्रण, सीमित ऊर्जा वाले नोड्स और सीमित सुरक्षा। क्योंकि यह बुनियादी ढांचे पर निर्भर नहीं है, इसे जल्दी से तैनात किया जा सकता है और एक बड़े क्षेत्र को कवर किया जा सकता है। क्योंकि पानी में जिस बुनियादी ढांचे पर भरोसा किया जा सकता है वह सीमित है, और चलने योग्य एयूवी पानी के नीचे ध्वनिक सेंसर नेटवर्क का एक महत्वपूर्ण हिस्सा होगा (एयूवी पानी के नीचे सेंसर नेटवर्क के प्रदर्शन को बढ़ा सकता है), इसकी स्व-संगठन क्षमता और गतिशील टोपोलॉजी, एडहॉक नेटवर्क को पानी के नीचे ध्वनिक सेंसर नेटवर्क में उपयोग करने के लिए बहुत उपयुक्त बनाती है। हालाँकि एडहॉक नेटवर्क हाइड्रोकॉस्टिक नेटवर्क के अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त है, लेकिन इसकी सुरक्षा का मुद्दा हमेशा एक शोध का विषय रहा है। वास्तव में, अंडरवाटर हाइड्रोफोन सेंसर नेटवर्क एक केंद्रीकृत नेटवर्क और पीयर-टू-पीयर नेटवर्क का एक मिश्रण होना चाहिए। साहित्य में [16], एक द्वि-आयामी और त्रि-आयामी हाइड्रोकॉस्टिक सेंसर नेटवर्क पेश किया गया है। द्वि-आयामी से तात्पर्य प्राप्त जानकारी के आयाम से है। द्वि-आयामी पानी के नीचे ध्वनिक सेंसर नेटवर्क में, सेंसर नोड्स और डेटा ट्रांसपोंडर (सिंक) को केंद्र के रूप में सिंक के साथ एक छोटे से क्षेत्र में समुद्र तल पर रखा जाता है, और प्रत्येक सेंसर का डेटा क्षैतिज लिंक में सीधे या मल्टी-हॉप तरीके से सिंक तक पहुंच सकता है (मल्टी-हॉप पीयर-टू-पीयर नेटवर्क), और सेंसर डेटा केवल सतह स्टेशन तक पहुंच सकता है यदि इसे सिंक के माध्यम से ऊर्ध्वाधर लिंक पर अग्रेषित किया जाता है। चूँकि समुद्र तल के एक निश्चित क्षेत्र की ही जानकारी प्राप्त की जा सकती है, इसलिए इसे द्वि-आयामी सेंसर नेटवर्क कहा जाता है। त्रि-आयामी अंडरवाटर ध्वनिक सेंसर नेटवर्क में, सबमर्सिबल लक्ष्य की गहराई को नियंत्रित किया जा सकता है, ताकि एक निश्चित क्षेत्र में मल्टी-सेंसर नोड्स अलग-अलग गहराई पर स्थित हों, ताकि एक निश्चित क्षेत्र और विभिन्न गहराई की समुद्र की जानकारी प्राप्त की जा सके, इसलिए इसे त्रि-आयामी अंडरवाटर ध्वनिक सेंसर नेटवर्क कहा जाता है। नेटवर्क टोपोलॉजी में यह एक मल्टी-हॉप पीयर-टू-पीयर नेटवर्क भी है। एयूवी समुद्र में अलग-अलग गहराई तक पहुंच सकता है, एक निश्चित तल सेंसर नेटवर्क के साथ मिलकर एक त्रि-आयामी पानी के नीचे ध्वनिक सेंसर नेटवर्क भी बना सकता है। यह ध्यान देने योग्य है कि पानी के नीचे ध्वनिक सेंसर नेटवर्क के कारण, पानी पर अन्य पारंपरिक नेटवर्क तक पहुंचने में हमेशा समस्या होती है। इस कार्य को पूरा करने के लिए एक विशेष नोड होता है जिसे सरफेस स्टेशन, गेटवे या मास्टर नोड कहा जाता है। इसमें न केवल पानी के नीचे नेटवर्क के साथ संचार के लिए एक ध्वनिक मॉडेम होना चाहिए, बल्कि उपग्रह या तट-आधारित नेटवर्क के साथ संचार के लिए एक रेडियो या केबल मॉडेम भी होना चाहिए। सतह स्टेशन बोया को वाहक के रूप में, या सतह जहाज को वाहक के रूप में उपयोग कर सकता है। नेटवर्क टोपोलॉजी रूटिंग विधि, ऊर्जा हानि, नेटवर्क क्षमता और नेटवर्क की विश्वसनीयता निर्धारित करती है। अध्ययनों से पता चला है कि एक सीधी रेखा के साथ समान अंतराल पर वितरित कई सेंसर नोड्स से बना एक नेटवर्क पूरी तरह से जुड़े पीयर-टू-पीयर नेटवर्क की रूटिंग विधि के अनुसार मल्टी-हॉप पीयर-टू-पीयर नेटवर्क की तुलना में अधिक बिजली की खपत करता है; और नेटवर्क क्षमता भी नेटवर्क टोपोलॉजी से प्रभावित होती है।

 

3 पानी के भीतर ध्वनिक सेंसर नेटवर्क परत की संबंधित अवधारणाएँ

अंडरवाटर ध्वनिक सेंसर नेटवर्क वास्तव में एक बिल्कुल नया क्षेत्र है, लेकिन यह जिस अवधारणा का पालन करता है वह आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले नेटवर्क प्रोटोकॉल स्टैक के समान है। तालिका 1 आमतौर पर उपयोग की जाने वाली नेटवर्क परत अवधारणाएं हैं। सरलता के लिए, यह लेख केवल मूल तीन परतों पर चर्चा करता है: भौतिक परत, डेटा लिंक परत और नेटवर्क परत। भौतिक परत द्वारा हल की जाने वाली समस्या यह है कि ट्रांसमिशन माध्यम का उपयोग कैसे किया जाए

 

 

विशेषताएँ (यानी, चैनल विशेषताएँ) और संबंधित मॉड्यूलेशन विधियाँ प्रभावी डेटा ट्रांसमिशन को सक्षम बनाती हैं। जल माध्यम पर आधारित ध्वनिक संचार नेटवर्क प्रोटोकॉल परत में एक विशिष्ट भौतिक परत समस्या है। प्रेषण अंत में, सूचना बिट्स को सिग्नल (ध्वनिक सिग्नल) में बदल दिया जाना चाहिए जिसे चैनल द्वारा प्रसारित किया जा सकता है, और प्राप्त करने वाले अंत में, माध्यम में सिग्नल को वापस सूचना बिट्स में बदला जाना चाहिए। यह अंडरवाटर ध्वनिक मॉडेम का कार्य है, जिसमें मुख्य रूप से तीन पहलू शामिल हैं: मीडिया रूपांतरण (जैसे: इलेक्ट्रो-ध्वनिक सिग्नल रूपांतरण), आवृत्ति बैंड उपयोग दक्षता, चैनल अनुकूलनशीलता। आमतौर पर पानी के नीचे ध्वनिक संचार में उपयोग की जाने वाली मॉड्यूलेशन विधियों को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है, एक गैर-सुसंगत मॉड्यूलेशन है, जैसे कि आवृत्ति शिफ्ट कुंजीयन (एफएसके), और दूसरी सुसंगत मॉड्यूलेशन विधि है, जैसे चरण शिफ्ट कुंजीयन (पीएसके) और चतुर्भुज आयाम मॉड्यूलेशन। (क्यूएएम)। गैर-सुसंगत मॉड्यूलेशन में कठोर पानी के भीतर ध्वनिक वातावरण के लिए अच्छी मजबूती है, लेकिन दर कम है; सुसंगत मॉड्यूलेशन विधि में उच्च कोडिंग दक्षता और उच्च आवृत्ति बैंड उपयोग होता है, लेकिन ट्रांसमिशन दूरी सीमित होती है। कुछ प्रौद्योगिकियां भौतिक परत दोनों हैं।

 

पानी के भीतर ध्वनिक सेंसर नेटवर्क का प्रसार माध्यम पानी है, जो स्थलीय सेंसर नेटवर्क के माध्यम वायु से बहुत अलग है। इसलिए, जिस नेटवर्क प्रोटोकॉल का उपयोग जमीन पर प्रभावी ढंग से किया जा सकता है, उसे पानी के नीचे ध्वनिक नेटवर्क पर लागू नहीं किया जा सकता है। हम पानी की ध्वनिक प्रसार विशेषताओं से शुरुआत करेंगे और ध्वनि के प्रभावों पर चर्चा करेंगे। संचार के कारकों को सीखेंगे और नेटवर्क प्रोटोकॉल स्टैक की विभिन्न परतों के कारण होने वाली कठिनाइयों का विश्लेषण करेंगे।

 

4.1 '' प्रभावित करने वाले भौतिक कारक पानी के अंदर ध्वनिक संचार

4.1.1 'लंबा प्रसार विलंब और बड़ा विलंब विचरण हवा में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की प्रसार गति पानी में ध्वनि तरंगों की प्रसार गति से 200,000 गुना है। धीमी ध्वनि गति प्रसार विलंब को बहुत बड़ा बना देती है, लगभग 0.67 सेकंड प्रति किलोमीटर की देरी के साथ, और साथ ही पानी के नीचे ध्वनिक चैनल की समय-भिन्न विशेषताएं विलंब विचरण को बहुत बड़ा बनाती हैं। पूर्व प्रभावित करता है नेटवर्क का थ्रूपुट, और बाद वाला कुछ समय-आधारित प्रोटोकॉल को निष्क्रिय बना देता है।

 

4.1.2 'बड़े प्रसार हानि (जिसे पथ हानि भी कहा जाता है)

यूरिक के प्रसार मॉडल के अनुसार, प्रसार हानि विस्तार और क्षीणन के कारण होने वाले नुकसान का योग है। क्षीणन हानि में अवशोषण, प्रकीर्णन और ध्वनि चैनल से ध्वनि ऊर्जा के बाहर निकलने के प्रभाव शामिल हैं। अवशोषण ध्वनि ऊर्जा के तापीय ऊर्जा में रूपांतरण के कारण होता है, जो आवृत्ति और दूरी के साथ बढ़ता है। विस्तार हानि तरंगाग्र विस्तार के कारण होने वाली ध्वनिक ऊर्जा के विस्तार को संदर्भित करती है। इसमें मुख्य रूप से गहरे समुद्र के वातावरण में बिंदु स्रोतों का गोलाकार विस्तार (सर्वदिशात्मक विस्तार) शामिल है। प्रसार हानि दूरी के वर्ग के साथ बढ़ती है; और उथले पानी के वातावरण में बेलनाकार विस्तार। क्षैतिज तल पर विस्तार करने पर, दूरी के साथ प्रसार हानि बढ़ती है। चूंकि ध्वनिक संकेतों का प्रसार नुकसान आवृत्ति और दूरी में वृद्धि के साथ बढ़ता है, पानी के नीचे ध्वनिक चैनल का उपलब्ध आवृत्ति बैंड बहुत सीमित है, और प्रसार दूरी भी सीमित है। इसलिए, पानी के नीचे संचार नेटवर्क में, यदि आप लंबी दूरी की संचार करना चाहते हैं, तो आप केवल कम कोड दर चुन सकते हैं; यदि आप उच्च कोड दर चुनना चाहते हैं, तो आप केवल कम दूरी का संचार ही कर सकते हैं। सामान्यतया, प्रसार दूरी को 10-100 किमी तक पहुंचाने के लिए, उपलब्ध बैंडविड्थ 2-5kHz की सीमा में है; मध्यम दूरी का ट्रांसमिशन 1-10 किमी है, और बैंडविड्थ 10kHz के क्रम पर है; यदि प्रयुक्त आवृत्ति बैंड 100kHz से अधिक है, तो प्रसार दूरी 100 मीटर से कम होनी चाहिए।

 

4.1.3 ''गंभीर एकाधिक मार्ग

मल्टीपाथ घटना ध्वनि स्रोत और रिसीवर के बीच एक से अधिक प्रसार पथ के अस्तित्व के कारण होती है, और यह अक्सर उथले समुद्र और लंबी दूरी के प्रसार में होती है। सीधे शब्दों में कहें तो, एक ही ध्वनि स्रोत से एक सिग्नल कई पथों के अस्तित्व के कारण प्राप्तकर्ता छोर पर अलग-अलग समय पर आने वाले कई सिग्नल प्राप्त कर सकता है। मल्टी-पाथ सिग्नल आयाम और चरण में उतार-चढ़ाव का कारण बनेगा। अलग-अलग पथों के अलग-अलग प्रसार समय के कारण, यह गंभीर सिग्नल विरूपण का कारण बनेगा, विभिन्न रिसीवरों के बीच प्राप्त संकेतों के संबंध को खराब कर देगा, और बहु-पथ भी बैंडविड्थ के विस्तार का कारण बनेगा। ये संचार सिग्नल को गंभीर रूप से ख़राब कर देंगे और अंतर-प्रतीक हस्तक्षेप का कारण बनेंगे। मल्टीपाथ ध्वनि स्रोत और रिसीवर के बीच की स्थिति और दूरी से भी संबंधित है। समुद्री तल के तल को संदर्भ के रूप में लेते हुए, ऊर्ध्वाधर चैनल का बहु-पथ प्रभाव छोटा है, और क्षैतिज चैनल का बहु-पथ प्रभाव बड़ा है।

 

पर्यावरणीय शोर कई कारकों का एक संग्रह है, जो ज्वार, अशांति, समुद्री हवाओं और लहरों और गरज के साथ संबंधित हैं। जहाज का शोर भी एक महत्वपूर्ण शोर स्रोत है। उस स्थिति के विपरीत जहां गहरे समुद्र का शोर अपेक्षाकृत निश्चित है, उथले समुद्र का पर्यावरणीय शोर, विशेष रूप से तटीय जल, खाड़ी और बंदरगाह, समय और स्थान के साथ महत्वपूर्ण रूप से बदल जाएगा। शोर मुख्य रूप से जहाज और औद्योगिक शोर, एओलियन शोर और जैविक शोर से बना है। पर्यावरणीय शोर सिग्नल के सिग्नल-टू-शोर अनुपात को कम कर देगा और पानी के नीचे ध्वनिक संचार के प्रदर्शन को प्रभावित करेगा। 4.1.5' डॉपलर फैलाव गंभीर डॉपलर बदलाव ध्वनि स्रोत और रिसीवर के सापेक्ष आंदोलन के कारण होता है। चूंकि ध्वनि की गति विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति से 200,000 गुना धीमी है, बहुत छोटी गति डॉपलर आवृत्ति बदलाव का कारण बन सकती है, और चैनल के कारण, पानी के नीचे ध्वनिक वाहक आवृत्ति कम है। ये दो कारक पानी में डॉपलर के प्रभाव को हवा में वायरलेस संचार की तुलना में बहुत बड़ा बनाते हैं। यदि डॉपलर केवल एक सरल आवृत्ति परिवर्तन उत्पन्न करता है, रिसीवर का मुआवजा अपेक्षाकृत आसान है, हालांकि, कई पथों के अस्तित्व के कारण, जब ध्वनिक संकेत एक या अधिक बार समुद्र की सतह से टकराता है, तो प्रत्येक पथ के बीच अलग-अलग डॉपलर बदलाव होंगे, जिसकी भरपाई करना मुश्किल है, जब उच्च गति डेटा संचार होता है, तो यह अंतर-प्रतीक हस्तक्षेप उत्पन्न करेगा और आवृत्ति बैंड दक्षता को कम करेगा।