В статье изложены результаты анализа современного уровня развития технологии передачи данных с использованием гидроакустических модемов, которые получили широкое распространение в подсистеме связи подводных робототехнических комплексов, предназначенных для решения различных задач по исследованию и мониторингу морских акваторий. Рассмотрена специфика передачи данных в подводном акустическом канале. Описаны эффекты, возникающие вследствие низкой скорости распространения звука в подводной среде. Указана возможность искажений вследствие многолучевого распространенияи доплеровского эффекта. Представлен обзор существующих подводных акустических модемов, в котором выделены их основные характеристики, такие как частотный диапазон, дальность действия, скорость передачи данных, тип модуляции и др. Показано, что одними из наиболее важных параметров, определяющих тактико-технические характеристики модемов, являются дальность действия и скорость передачи данных. Выявлена эмпирическая зависимость скорости передачи данных от дистанции. Приводится максимальная на сегодняшний день скорость передачи данных в подводном акустическом канале. Подчеркивается, что приведенные производителями данные соответствуют случаю идеального канала. Отмечены лучшие по приведенным характеристикам производители. Рассмотрены особенности наиболее распространенных типов модуляции. Подробно описана модуляция по технологии Sweep Spread Carrier, позволяющая бороться с эффектом многолучевого распространения и учитывать доплеровское смещение при движении абонентов гидроакустической сети. Рассмотрена технология расширения спектра. Показано, что применение модуляции по технологии расширения спектра позволяет повысить помехоустойчивость гидроакустических модемов. Подчеркивается необходимость формализации расчета соотношения сигнал-шум для гидроакустического канала передачи данных. Определены перспективы развития технологии передачи данных с использованием гидроакустических модемов.
The results of the current level of development of data transmission technology using underwater acoustic modems are presented in the paper. Underwater acoustic modems are widely used in the communication networks of underwater robotic vehicles. Such systems are designed to solve various problems in the study and monitoring of sea areas. The specificity of data transmission in an underwater acoustic channel is considered. The effects arising from the low speed of sound propagation in the underwater environment are described. Possibility of distortion due to multipath propagation and the Doppler Effect is indicated. An overview of existing underwater acoustic modems is presented. The main characteristics of underwater acoustic modems, such as bandwidth, range, data rate, modulation type, etc., are highlighted. The most important parameters that determine the tactical and technical characteristics of the modems are range and data rate. The empirical dependence of the data rate on the distance is revealed. The current maximum data rate in the underwater acoustic channel is given. The data given by the modem manufacturers correspond to the case of an ideal channel. The best manufacturers of the underwater acoustic modems are indicated. The features of the most common types of modulation are considered. Modulation using Sweep Spread Carrier technology is described in detail. This modulation allows you to compensate for the effect of multipath propagation and take into account the Doppler shift due to the motion subscribers of the underwater acoustic network. Spectrum spreading technology is considered. The applying of modulation using spread-spectrum technology improves the noise immunity of underwater acoustic modems. The need to formalize the calculation of the signal-to-noise ratio for the hydro acoustic data transmission channel is emphasized. The prospects for the development of data transmission technology using underwater acoustic modems are determined.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.