آب بیش از 75 درصد سطح زمین را پوشانده است و بخش زیادی از آن به شکل رودخانه‌ها، دریاها و اقیانوس‌ها وجود دارد. منابع گرانبهایی در زیر این آب‌ها نهفته است که کاوش آن‌ها نیازمند فناوری‌های پیشرفته است. پیشرفت‌های اخیر در زمینه فناوری، امکان اکتشاف زیر آب را با استفاده از حسگرها در سطوح مختلف فراهم کرده که پیشتر قابل تصور نبود. یکی از این فناوری‌های نوظهور، شبکه حسگر زیر آب (UWSN) است.

شبکه حسگر زیر آب چیست؟

UWSN شامل مجموعه‌ای از حسگرهای مستقل است که به طور مکانی در زیر آب توزیع شده‌اند. این حسگرها اطلاعاتی مانند کیفیت آب، دما و فشار را ثبت و جمع‌آوری می‌کنند. داده‌های ثبت شده می‌توانند در برنامه‌های کاربردی مختلف برای بهره‌وری انسان به کار گرفته شوند. گره‌های حسگر، چه ثابت و چه متحرک، از طریق ماژول‌های ارتباطی بی‌سیم به یکدیگر متصل می‌شوند تا رویدادهای مهم را به یک ایستگاه نظارت و کنترل منتقل کنند.

ارتباطات در UWSN

شبکه‌های UWSN معمولاً از امواج صوتی برای انتقال داده استفاده می‌کنند. این امواج به دلیل طول موج بلند خود، قادر به طی کردن مسافت‌های طولانی در زیر آب هستند. گره‌های شبکه داده‌های خود را به گره‌های شناور در سطح آب منتقل می‌کنند و سپس این اطلاعات به نزدیک‌ترین ایستگاه نظارت ساحلی ارسال می‌شود.

کاربردهای شبکه حسگر زیر آب

UWSN در طیف وسیعی از کاربردها مانند:

• نظارت بر محیط‌های دریایی
• بهره‌برداری تجاری از منابع
• پایش آلودگی‌های زیر آب
• پیشگیری از بلایای طبیعی مانند سونامی

این فناوری می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی به بهبود اکتشافات علمی، امنیت نظامی و حتی تسهیل ورزش‌های آبی کمک کند.

چالش‌ها و فرصت‌های UWSN

گرچه شبکه‌های حسگر زیر آب پتانسیل‌های فراوانی دارند، اما طراحی و پیاده‌سازی آنها با چالش‌های جدی روبرو است. محیط زیر آب بسیار غیرقابل پیش‌بینی است و این امر باعث می‌شود که استقرار شبکه‌های حسگر به دقت و فناوری پیشرفته‌تری نیاز داشته باشد.

دسته‌بندی معماری‌های UWSN:

معماری‌های مختلفی برای UWSN طراحی شده است که در این مقاله به آن‌ها پرداخته می‌شود. این معماری‌ها شامل سیستم‌های تک‌بعدی (1D-UWSN)، دوبعدی (2D-UWSN)، سه‌بعدی (3D-UWSN) و چهار‌بعدی (4D-UWSN) هستند که هر یک برای کاربردهای خاصی در محیط زیر آبی استفاده می‌شوند. در ادامه به بررسی دقیق این معماری‌ها و مزایای هر یک خواهیم پرداخت.

بازدیدها: 4