河海大学提出一种使水下收集更靠得住的路由方案

照片起原：韩光洁 

海洋的深处是一个鲜有人去过的阴郁深渊，它历久以来一向是神秘的。但这个生疏的情况仍然攸关我们的好处； 科学家们想知道哪里的污染最严重，哪里的海底发生地动。被动传感器能够收集如许的数据，但在这种阴晦的情况中传输数据是一个挑战。

河海大学的韩光洁和他的同事们提出了一种新方式，自立式水下航行器（AUV）经由这种新方式在海洋深处巡航，能更好地收集这些传感器的数据。他们的设计于3月27日揭橥在了IEEE Transactions on Mobile Computing上。

照片起原：韩光洁

在东海下水的“C-shark”自立式水下航行器。

每个传感器（称为节点）在收集数据时都是静止不动的。与此同时，一队AUV被分配到收集上，沿着预定的轨迹巡航，从每个节点收集数据。

无线电波被水接收，是以水下传感器和航行器平日经由声波旌旗来发射和领受信息。然则声波在水中流传的速度和距离都不及在空中流传的无线电波。

跟着AUV的增多，挑战也越来越多。韩传授说：“稀奇是，因为水声通信质量差、通信距离短，AUV之间很难直接通信和同步信息。”

更主要的是，不接近AUV规划路径的节点必需将其数据中继到与AUV充沛接近的其他节点以传输数据。这就在收集中建立了“热区”，个中一些节点肩负过重，或者耗尽能量并住手运转。韩传授说，“在热区的一些节点住手运转后，热区四周的节点或者无法找到一个与之通信的邻人节点，从而导致数据丢失。”

在他们新提出的称为HAMA（High-Availability data collection scheme based on Multi-AUVs，基于多AUV的高可用性数据收集方案）的方式，AUV可以调整它们的巡航轨迹，以缓解热区问题。同样，HAMA具有故障发现和修复机制，避免了在一些AUV发生故障时数据丢失。若是一个节点试图向AUV发送数据时发现AUV已发生故障，则它使用多跳通信方式通知其他节点。然后，功能精巧的AUV将庖代故障AUV来收集数据。

照片起原：韩光洁

一艘自立式水下航行器在水中巡航。 

研究人员在很多模拟中测试了他们的方式。韩传授说：“模拟究竟表明，与其他算法或方案比拟，采用HAMA能够耽误收集的生存期，降低并均衡节点的能量消费，提高数据包的交付率。”

固然这种方式的确具有很多长处，但与论文中提到的其他方式比拟，它会导致领受信息的延迟时间更长。这在需要实时更新信息时（例如，海底火山正在爆发时），或者是有问题的。韩传授和他的团队规划在之后的研究工作中解决这个问题。

韩传授说：“我们认为收集延迟首要是由数据传输时间、数据处理时间和AUV的活动造成的。是以，在将来，我们将从这些方面削减收集延迟。”