A cruising sensor network works as an online monitoring system for industrial liquid environments such as oil tanks and nuclear storage ponds. The cruising sensor network consists of a few submerged nodes which can actuate themselves to execute tasks like “cruising.” This paper presents a multicarrier spread spectrum scheme, which is designed for communications between the nodes and the control station. Although underwater acoustic communication has been widely researched due to the growing demands from ocean development and marine research, communication in confined underwater space is an unexplored domain as most research focuses on communication in spacious water areas. The occasions that the cruising sensor network works in are confined. The main distinction in confined underwater spaces is the existence of strong multipath arrivals reflected by the boundaries, which can cause more severe intersymbol interference (ISI). We propose a communication scheme which applies spread spectrum in orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) to address severe frequency selective fading channels. This scheme can be robust in confined underwater channels when coupled with turbo code. The simulation and experimental results prove the feasibility and reliability of this scheme. It is demonstrated that significantly better performance is achieved than that of the conventional OFDM method

چکیده

یک شبکه سنسور کروز به عنوان یک سیستم نظارت برای محیط ‏های صنعتی مایع مانند محفظه‏ های نفت و حوضچه ‏های ذخیره ‏سازی هسته ‏ای، کار می ‏کند. شبکه سنسور کروز شامل تعداد محدودی گره مستغرق می‏ باشد که می‏ توانند خودشان را برای انجام وظایفی مانند "کروزینگ" تحریک کنند. این مقاله یک طرح طیف گسترده چندحامل را ارائه کرده است که برای ارتباط بین گره ‏ها و ایستگاه کنترل طراحی شده است. اگرچه مخابرات اکوستیک زیر آب بخاطر افزایش تقاضا برای توسعه دریایی و تحقیقات اقیانوسی، بطور گسترده‏ ای مورد پژوهش قرار گرفته است، مخابرات در فضای دربسته زیر آب یک حوزه وارسی نشده است زیرا بیشتر تحقیقات بر مخابرات در مناطق بزرگ آبی متمرکز شده ‏اند. مواقعی که شبکه سنسور کروز در آنها کار می‏ کند دربسته شده هستند. تفاوت اصلی در فضاهای دربسته زیر آب، وجود دریافت ‏های چندمسیره بازتابی از لبه‏ ها می‏ باشد که می‏ تواند منجر به تداخل مابین نماد (ISI) شدید شود. یک طرح مخابراتی مطرح کرده ایم که طیف گسترده را در مولتی‏ پلکس‏ سازی تقسیم فرکانس متعامد (OFDM) بکار می‏ گیرد تا کانال‏ه ای محوشوندگی انتخاب فرکانس شدید را هدایت کند. این طرح هنگامی که با توربو کد تلفیق شود، در کانال‏ های دربسته زیر آب می ‏تواند مقاوم باشد. نتایج شبیه‏ سازی و آزمایشگاهی، شدنی بودن و قابلیت اطمینان این طرح را نشان داده است. نشان داده شده است که عملکرد بطور قابل ملاحظه بهتری در مقایسه با روش OFDM مرسوم حاصل شده است.        

1-مقدمه

پژوهش صورت گرفته در این مقاله بر مبنای شبکه سنسور کروز واقع شده است که مدیریت آشکارسازی آنلاین محفظه ذخیره‏ سازی نفت را به عهده می‏ گیرد. شبکه سنسور کروز شامل چندین گره سنسور بی سیم تحریک شده می‏ باشد. این گره‏ های سنسور بی سیم زنگوله ‏ای شکل هستند، چندین نوع مختلف از سنسورها را شامل می‏ شوند و می‏ توانند بطور مستقل در محفظه‏ های ذخیره‏ سازی نفت حرکت کنند. مزیت این است که سنسور‏ها می‏ توانند پیام‏ های با جزئیات بیشتری را توسط "کروزینگ" به یک مکان معین هنگام نظارت بر فرآیند‏های صنعتی، بگیرند. نقشه طرح شبکه سنسور کروزینگ کاری در شکل 1 نشان داده شده است. شبکه سنسور کروز کاربردهای محتمل در آشکارسازی چندپارامتری آنلاین و سرپرستی محیط ‏های صنعتی مایع مانند محفظه‏ های نفت، حوضچه‏ های صنعتی و مخازن خواهند داشت...