Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН *
Москва
В. В. Коваленко
* участник Технологической платформы « Освоение океана »
Основной тенденцией последних 10 – 20 лет в сфере океанологических исследований является смена основных парадигм в сфере постоянных наблюдений за океаном в связи с появлением и бурным развитием сетевых сенсорных систем [ 2 – 4 ]. В основе изменений лежит переход от локальных измерительных и наблюдательных систем, размещаемых, например, на борту судна или иного носителя, к пространственно распределенным измерительным и наблюдательным системам.
Почему перспектива связывается с сетевыми системами? При их создании применяются два основных, технических подхода; один из них – пространственное распределение сенсоров( элементов системы мониторинга), другой заключается в переходе от отсроченного анализа данных к реально временному( оперативному) анализу, включая сопоставление данных и моделей в темпе, соответствующем решаемой задаче( рис. 1). Основными задачами яв- ляются: наблюдение за неоднородностями океанической среды, геофизическая разведка и мониторинг природных ресурсов, экологический мониторинг и тактическое подводное наблюдение. В результате существенно перераспределяются задачи в области морской деятельности и подходы к созданию новых технологий и новой техники. Как следствие, применительно к технологиям и специфике исследования океана и к их приложениям появились новые разделы теории сенсорных сетей, которым посвящены множество статей и монографий. Примеры таких разделов: « методология адаптивной выборки полей океанических характеристик », « методология пространственного покрытия », « теория сетевого поиска локальных объектов », « теория и технологии противодействия сетевым структурам » и их защиты, что важно для оборонных приложений.
Изменился подход к созданию инструментария наблюдения за океаном, включая суда и их оснащение( рис. 2). Появилась необходимость развития подводной сетевой( преимущественно акустической) связи и комбинированной( акустика – радио, акустика – кабель, оптика – кабель) сетевой связи. Сенсорная сеть и сеть связи образуют одно целое. Создается подобие подводного Интернета, а точнее его части, распространенной на иную, подводную среду, имеющую специфические свойства и требующую особого учета. Так, например, акустическая сетевая связь характеризуется принципиальной латентностью из-за низкой скорости распространения звука в воде, низкой пропускной способности и искажений сигнала вследствие многолучевого характера распространения звука в реальной среде и подвижности носителей сенсорных средств.
Сетевые сенсорные структуры характеризуются своей архитектурой, определяемой в том числе архитектурой сетевой связи. Сеть может иметь сотовую архитектуру и архитектуру ad-hoc 1( рис. 3). Для сотовой архитектуры характерно наличие базовых станций, объединенных
1
Ad-hoc-сеть( от лат. ad hoc – « к этому, для данного случая, для этой цели ») – децентрализованная сеть, не имеющая постоянной структуры( также называется динамической сетью, самоорганизующейся сетью). Клиентские устройства соединяются « на лету », образуя собой сеть. Каждый узел сети пытается переслать данные, предназначенные другим узлам. При этом определение того, какому узлу пересылать данные, производится динамически, на основании связности сети.
19