On Distributed Routing in Underwater Optical Wireless Sensor Networks
水下光无线通信技术由于其提供高速的通信链路而成为水下无线传感器网络的一项重要技术。虽然UOWC克服了声学和射频通信信道的缺点，例如高延迟和低数据率，但是，它有其自身的局限性。UOWC的主要局限之一是其有限的传输范围，这就要求开发一个具有高效路由协议的多跳网络。目前，用于UOWSNs的路由协议是集中式的，具有高复杂度和大的端到端延迟。在这篇文章中，首先，我们提出了现有的路由协议的UOWSNs。在现有协议的基础上，我们提出了分布式路由协议，以解决高复杂度和大的端到端延迟的问题。数值结果表明，该路由协议在复杂度和端到端延迟方面优于现有协议。最后，我们提出了UOWSNs开放的研究方向。
2018-11-13 cs.NI
Performance Analysis of Connectivity and Localization in Multi-Hop Underwater Optical Wireless Sensor Networks
水下光学无线链路具有有限的范围和间歇性的连接，由于敌对的水上信道损伤和光学收发器之间的未对准。因此，多跳通信可以扩大通信范围，增强网络连通性，并提供更精确的网络定位方案。在这方面，本文研究了水下光无线传感器网络（UOWSNs）的连通性及其对网络定位性能的影响。首先，我们将UOWSNs建模为随机缩放的扇区图，其中传感器之间的连接由点对点有向链路建立。之后，网络连通性的概率被解析地导出为网络密度、通信范围和光发射器的发散角的函数。其次，将网络定位问题转化为无约束优化问题，并采用共轭梯度法求解。数值结果表明，不同的网络参数，如节点数，发散角，和传输范围显着影响的概率连接网络。此外，将所提出的定位技术的性能与已知的网络定位方案进行了比较，结果表明，所提出的技术的定位准确度在网络连接性、测距误差和锚点数量方面优于文献。
2018-10-27 cs.NI
Joint link scheduling and power allocation in imperfect and energy-constrained underwater wireless sensor networks
本文针对能量受限且存在节点故障的水下无线传感器网络，提出基于深度多智能体强化学习的ICRL-JSA方案，通过联合链路调度与功率分配实现公平、高效、可靠的通信。
2025-08-11 cs.NI
Traffic Load-Aware Resource Management Strategy for Underwater Wireless Sensor Networks
本文针对水下无线传感器网络资源受限下的通信问题，提出基于深度多智能体强化学习的流量负载感知资源管理（TARM）策略，通过优化链路调度与传输参数，有效实现了高效可靠的水下通信。
2025-08-12 cs.NI
Analysis of 3D Localization in Underwater Optical Wireless Networks with Uncertain Anchor Positions
定位精度对水下光无线传感器网络的正常运行至关重要。然而，水下定位容易受到不利的环境障碍，例如由于表面和深层水流引起的漂移。这些导致所部署的锚节点位置的不确定性，并对实现准确的位置估计提出了严峻的挑战。因此，本文分析了三维（3D）定位UOWSNs的性能，并推导出一个封闭形式的表达的Cramer Rao下界（CRLB）通过使用到达时间（ToA）和到达角（AoA）的测量下存在的锚节点位置的不确定性。数值结果验证了分析结果，通过比较的定位精度的情况下，没有锚节点的位置不确定性。并与线性最小二乘法（LSS）和加权LLS（WLSS）方法进行了比较。
2019-12-23 cs.NI eess.SP
Comparative Analysis of Routing Protocols for Under Water Wireless Sensor Networks
水下无线传感器网络具有低带宽、高延迟、能量有限、节点浮动移动和高误码率等特点，与陆地传感器网络有很大的不同。这些特点给水下传感器网络的网络协议设计带来了挑战。近年来，已经为这些网络开发了几种路由协议。在比较和验证这些建议的性能方面的主要困难之一是缺乏一个共同的标准来模拟恶劣水下环境中的声传播。在本文中，我们分析了某些水下路由协议，如VBF，DBR，H2-DAB，QELAR等的演变，在他们的本地化技术，能量最小化特性和保持时间计算。每个协议的设计遵循一定的目标，即减少能源消耗，改善通信延迟，实现的鲁棒性和可扩展性等。本文探讨了水下传感器网络的设计和实现的主要方法和挑战。通过对所选协议的详细描述，了解了当前无线传感器网络路由层的研究方向。
2013-06-05 cs.NI
Global Optimization of Relay Placement for Seafloor Optical Wireless Networks
无线光通信是一种很有前途的水下宽带接入网络技术，在高分辨率环境监测应用中尤为重要。介绍了一种基于无线光网络的深海监测系统。我们将这样的光无线网络建模为一般的中继网络，并建立了一个最优中继放置问题，其目标是最大化整个系统的稳定区域，即，网络能够容纳的通信量的上确界。公式化的优化问题进一步被证明是非凸的，因此它的全局优化是非平凡的。在本文中，我们开发了一个全局优化方法，这个问题，我们提供了一个有效的算法来计算最优解。通过数值计算，我们表明，一个显着的性能增益可以通过使用导出的最优解。
2020-12-21 cs.NI
Energy-efficient Wireless Analog Sensing for Persistent Underwater Environmental Monitoring
作为新的水下物联网（IoUT）范例的一部分，传感器或“东西”的设计面临着多重挑战，包括有限的电池容量，不污染水体，以及连续跟踪具有高时空变化性的现象的能力。我们声称，传统的数字传感器无法满足这些需求，因为它们的高功耗，高复杂性（成本），以及使用不可生物降解的材料。为了解决上述挑战，我们提出了一种新的架构组成的密集模拟生物降解传感器的传感基板上的传统的无线传感器网络（WSN）。基质模拟生物可降解传感器仅使用单个场效应晶体管（FET）执行香农映射（数据压缩技术），而不需要功耗高的模数转换器（ADC），从而大大降低了功耗、复杂性以及仅使用可持续能源收集技术供电的能力。提出了一种新颖高效的解码技术。这两种编码/解码技术已通过Spice和MATLAB仿真验证占水声信道的变化。
2019-06-30 cs.ET cs.NI eess.SP
Optimization of Energy Efficient Transmission in Underwater Sensor Networks
水下信道的奇异性使得水下通信成为一个极具挑战性的课题。大多数用于陆地无线通信的协议不能直接应用于水下世界。在本文中，我们专注于在水下传感器网络（UWSNs）的能量有效传输的问题，并在一个严格的和理论的方式来分析这个问题。我们形式化的优化问题，其目的是最大限度地减少能源消耗，同时占其他性能指标，如数据的可靠性和通信延迟。借助Karush-Kuhn-Tucker条件（KKT条件），在合理的假设下，我们得到了一个简单而明确的，但仍然准确的近似解。该近似解为设计耐用可靠的UWSNs提供了理论指导。我们的研究结果还表明，可靠性和通信延迟是关键因素的能量消耗的传输。
2009-05-06 cs.NI
End-to-End Performance Analysis of Underwater Optical Wireless Relaying and Routing Techniques Under Location Uncertainty
本文研究位置不确定性下的水下光无线网络多跳通信，推导了自适应波束宽度下两种中继技术的端到端性能指标，提出集中式与分布式路由方案（LiPaR），通过仿真验证了多跳通信的优势。
2019-01-27 cs.NI cs.SY eess.SY
Slotted Aloha for Optical Wireless Communications in Internet of Underwater Things
本文针对基于光无线通信的水下物联网，设计并分析了利用捕获效应的时隙ALOHA方案，推导吞吐量与中断概率解析表达式，并通过数值结果揭示系统性能与用户数、激活概率及水介质类型等参数之间的权衡关系。
2023-12-01 cs.IT cs.NI math.IT
A review of Energy Efficient Routing Protocols in Underwater Internet of Things
本文针对水下物联网网络因环境动态性带来的通信挑战，梳理了相关研究局限与最新路由方法，提出了面向服务质量的路由方法比较框架，助力优化路径选择与资源管理。
2023-12-18 cs.NI
A Survey on Underwater Acoustic Sensor Networks: Perspectives on Protocol Design for Signaling, MAC and Routing
水下声传感器网络（Underwater Acoustic Sensor Networks，UASNs）常用于海底/海洋空间的环境和工业传感，因此也被称为水下无线传感器网络（Underwater Wireless Sensor Networks，UWSNs）。水下传感器网络由于其物理层使用的是声信道而有别于其他传感器网络，因此需要对水下传感器网络的特性进行研究，如开放系统互连（OSI）模型中不同层次的声信道建模和协议设计等。这些网络中的每个节点作为传感器都需要与其他节点进行数据交换，然而声信道的复杂性给实际应用带来了挑战，尤其是在设计网络协议时。因此，基于上述案例，我们将在本文中审查的一般问题的设计的一个Urester。在这方面，我们首先描述了一个典型的3D UASN的网络架构，然后我们回顾了声学信道的特点和相应的挑战，最后，我们讨论了不同的层，如MAC协议，路由协议，和信号处理的应用层的UASN。
2019-03-25 cs.NI
AMCTD: Adaptive Mobility of Courier nodes in Threshold-optimized DBR Protocol for Underwater Wireless Sensor Networks
在密集的水下传感器网络中，主要面临的问题是高误码率、传感器节点拓扑结构的不断变化以及数据传输的能量消耗。然而，水下无线传感器网络在海底管理、油藏管理、深海态势探测、水灾害防治等方面有着显著的应用前景。为了实现这些应用，忽视声学通信的局限性，如高延迟和低带宽是不可行的。在本文中，我们提出了自适应移动性的Cumber-optimized基于深度的路由（AMCTD），探索熟练的深度阈值的修正和实现最佳的权重函数，以实现更长的网络寿命。我们隔离我们的计划在3个主要阶段的权重更新，深度阈值变化和自适应移动的信使节点。在数据转发过程中，我们提供了一个改变阈值的框架，以应对网络的稀疏条件。我们最终进行了详细的模拟，以审查我们提出的方案的性能，并与其他两个显着的路由协议的网络寿命和其他重要参数的比较。仿真结果表明，该方案的性能优于其他技术，在UWSN领域接近最优。
2013-07-26 cs.IT cs.NI math.IT
Long-term and Real-time High-speed Underwater Wireless Optical Communications in Deep Sea
本研究面向深海海底观测网需求，实现了1650米深度下125Mbps绿光与6.25Mbps蓝光的双向长期实时高速水下无线光通信，验证了稳定性与传输能力，为深海UWOC研究及海洋观测组网提供经验。
2023-12-13 cs.NI physics.optics
A Game-Theoretic and Experimental Analysis of Energy-Depleting Underwater Jamming Attacks
水下无线网络的安全性方面还没有得到广泛的研究，迄今为止，尽管这些网络中可以使用的场景至关重要。例如，攻击军事水下网络以确定敌方目标或识别敌方可能导致严重后果。同样，从公共安全的角度来看，海啸预防等环境监测应用也至关重要。在这项工作中，我们评估的情况下，恶意节点试图执行干扰攻击，降低电池供电的水下节点的通信质量。合法的发送器可以使用分组级编码来增加正确地递送分组的机会。由于节点的能量限制，干扰器的目标是双重的：中断通信和通过使其发送更多冗余来减少受害者的寿命。我们的干扰机和发射机作为一个多阶段的游戏中的球员模型，推导出最佳策略。我们在一个基于模型的情况下，并使用真实的实验数据，进行敏感性分析，以评估性能的策略，如果真正的通道模型是不同的，他们使用的。
2021-03-02 cs.NI
Expanding Boundaries: Cross-Media Routing for Seamless Underwater and Aerial Communication
本文针对水下与空中跨域通信需求，提出融合 AUV、USV 与机载节点的 bubble routing 跨介质路由协议，并通过 PDR 和端到端时延评估其性能。
2023-07-24 cs.ET cs.NI eess.SP
A Practical Marine Wireless Sensor Network Monitoring System Based on LoRa and MQTT
在国际社会的倡导下，越来越多的研究课题围绕海洋展开。提出了一种基于LoRa和MQTT的海洋无线传感器网络监控系统的实现方案。与传统的网络架构不同，该系统采用两种网络形式相结合的方式构建，并根据各自的特点，总体设计遵循了从LoRa到MQTT的过渡。我们首先使用LoRa将传感器节点与网关互联，在此基础上，将采集到的数据通过MQTT发送到服务器可视化平台，后端管理服务器会不断刷新监控页面。同时，客户端可以使用基于浏览器的Web应用程序直接访问和调用全球海事信息监测数据。未来，我们将进一步完善系统，优化算法，实现对海底世界更多维度、更深层次的探索。
2019-06-23 cs.NI
Stochastic Geometry of Cylinders: Characterizing Inter-Nodal Distances for 3D UAV Networks
本文针对有限三维无线网络覆盖概率解析难题，提出基于二项点过程的圆柱区域精确解析框架，利用Laplace变换性质实现高效计算，经Monte Carlo模拟验证精度优于传统Poisson模型，适用于各类受限三维系统。
2025-10-31 cs.NI
A New Classification of Clustering-based for Different Problems in Different Wireless Ad-hoc Networks
本文对无线自组织网络中基于聚类的多种策略进行比较分析，系统梳理其在确定性与不确定性环境下解决覆盖问题的优缺点，并指出未来研究方向。
2024-05-28 cs.DC cs.NI
Coverage and Connectivity in Three-Dimensional Networks
大多数无线地面网络是基于节点部署在二维（2D）平面上的假设来设计的。然而，这种2D假设在水下、大气或空间通信中是无效的。事实上，最近对水声自组织和传感器网络的兴趣暗示了需要了解如何在3D中设计网络。不幸的是，3D网络的设计比2D网络的设计要困难得多。例如，开尔文猜想和开普勒猜想的证明需要数百年的研究才能取得突破，而它们的二维对应物则是微不足道的。在本文中，我们考虑的3D网络的覆盖和连接问题，其目标是找到一个节点放置策略与100%的3D空间的感知覆盖率，同时最大限度地减少监控所需的节点数量。我们的研究结果表明，使用的Voronoi镶嵌的三维空间，以创建截断八面体细胞的结果在最佳的策略。在这种截角八面体布局策略中，为了保持节点之间的连通性，传输范围必须至少是感知范围的1.7889倍。如果透射范围在感测范围的1.4142和1.7889倍之间，则应当使用六棱柱放置策略或菱形十二面体放置策略。虽然六棱柱和菱形十二面体布局策略中所需的节点数量相同，但该数量比截顶八面体布局策略所需的节点数量高43.25%。我们通过模拟验证，我们的布局策略确实保证无处不在的覆盖范围。我们相信，我们的方法和我们在本文中提出的结果可以用于扩展的过程中的2D网络设计到3D网络。
2006-09-12 cs.NI
EU COST Action on future generation optical wireless communication technologies, 2nd White paper
欧盟COST行动NEWFOCUS发布第二份白皮书，提出将光无线通信（OWC）作为射频无线系统的互补技术，支撑5G/6G及空天地海多场景中长距通信需求。
2023-06-14 cs.NI eess.SP physics.optics
Bucket-brigade inspired power line network protocol for sensed quantity profile acquisition with smart sensors deployed as a queue in harsh environment
压力和温度剖面是油气井安全生产的关键数据。本文提出了一种桶旅启发的传感器网络协议，可用于从纳米级长达公里的结构中提取感测数据轮廓。讨论了PHY/MAC层。该协议最适合于低数据率交换的小固定大小的数据包，命名为桶，作为时域突发之间的高精度智能传感器部署为一个队列。只有一个协调器，这是不能直接访问的大多数传感器节点。协调器负责收集测量简档并将其发送到监督节点。不需要复杂的路由机制，因为网络拓扑是在部署过程中确定的。有许多应用需要传感器被部署为长队列，并且感测到的数据可以以低数据率传输。这种监测应用的示例是：神经连接的人工皮肤、油/气/水管道完整性、输电线塔完整性、（铁路）道路/高速公路照明和完整性、葡萄园或重新造林或种植园中的个性化监测、水下电信电缆完整性、油/气立管完整性、油/气井温度和压力分布等。为了稳定性和减少电磁干扰，有线网络是首选。此外，在一些恶劣的环境中，无线是不可行的。为了减少布线，可以在用于提供电力的同一电缆中进行通信。
2021-06-11 cs.NI
