Farklı Modülasyon Teknikleri ile Su Altı İletişimde Performans Analizi

Abstract

Sualtı Kablosuz Algılayıcı Ağlarının özellikle veri toplama, sınır güvenliği, kirlilik izleme, sahil araştırma ve taktiksel takip gibi bir çok oşinografi uygulaması son yıllarda pek çok araştırmacının ilgisini çekmeye başlamıştır. Pek çok su altı uygulamasında, su altı sensor düğümlerinin yanında, insansız su altı araçları da su altı kaynaklarının keşfi ve veri toplama gibi işbirliği gerektiren görevlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Su altı ağlarda kurulan bağlantı akustik iletişime dayanmasına rağmen, akustik kanal özellikleri çok ani değişiklikler gösterir ki, bu nedenle kurulan bağlantı kalitesinde, çevresel faktörler ve düğümlerin konumları önemli rol oynar. Bu sebeple su altı ağlarda güvenilir bir iletişimin kurulması oldukça zordur. Bütün bunlardan başka, sinyal kayıpları ve yeniden iletimler enerji kaynaklarının gereksiz sarfiyatına dolaysıyla ağ ömrünün kısalmasına neden olur. Bu tez çalışmasında su altı akustik ağlarda en çok bilinen modülasyon teknikleri kullanılarak farklı derinlik, mesafe ve Bit hata oranına sahip su altı ortamları analiz edilmiştir. Sonuç olarak veri iletimi için gerekli minimum enerji miktarı bulunmuş ve modülasyon teknikleri uygun şekilde kıyaslanmıştır. Simülasyon çalışmalarımızda kanıtlandığı üzere 32-PSK ve 16-QAM teknikleri minimum (optimum) enerji tüketim oranlarına ulaşmıştır. Bundan dolayı ağ tasarımcıları 32-PSK ve 16-QAM modülasyon tekniklerini kullanarak su altı ağların ömrünü artırabilirler.

There is an increasing interest in using Underwater Acoustic Sensor Networks (UASNs) for various oceanographic applications, such as pollution monitoring, seismic monitoring, environmental data collection, offshore exploration, and tactical surveillance. As well as underwater sensor nodes, unmanned underwater vehicles are used in some application scenarios of UASNs such as exploration of underwater resources and data gathering in collaboration-requiring missions. UASNs rely on acoustic communications; however, the underwater acoustic channel is highly variable and its link quality depends on environmental factors and the locations of the communicating nodes. Therefore, ensuring reliable communication in UASNs is quite difficult. Moreover, path losses and retransmissions lead to the wastage of energy resources and reduce the network lifetime. In this study, we used well-known underwater modulation schemes to analyse and simulate various underwater scenarios with different depth, distance and BER values in order to make a fair comparison between the modulation schemes and find the optimal transmission power. As proven in our simulation study 32-PSK and 16-QAM techniques achieved the minimum energy consumption rates. Therefore network designers can prolong the underwater network lifetime using 32-PSK and 16-QAM modulation techniques.