近日，廈門大學海洋與地球學院、導航與位置服務技術國家地方聯合工程研究中心童峰教授團隊周躍海副教授在計算機科學領域權威期刊《IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems》在線發表了題為"Internet of Underwater Things Infrastructure: A Shared Underwater Acoustic Communication Layer Scheme for Real-world Underwater Acoustic Experiments"的研究論文。該研究提出了一種用于真實水下聲學實驗的可遠程接入的共享水聲通信層方案，可為新興水聲通信技術與算法的性能分析提供有效可靠的海試實驗數據支撐。

水下物聯網是一種新型的物聯網架構，旨在連接水下環境中的傳感器和設備，支持水下探測、水下導航與定位、海洋災害預報、應急搜救、海洋環境監測等涉海應用。盡管水下物聯網的建設與陸上物聯網存在許多通用技術，但水下環境的獨特性給水下信息數據傳輸帶來了巨大挑戰。水聲信道被認為是一種極具挑戰性的無線信道，具有時空頻率變化、強多徑、帶寬受限和高噪聲等復雜特點。目前，水聲信道建模缺乏公認的統計信道模型，因此大多數新興水聲通信技術、算法的性能仍需要通過海試實驗進行驗證和評估。

本研究依托水下物聯網框架，提出了一個用于水聲實驗的共享水聲通信層方案，用戶可通過互聯網遠程接入該共享水聲通信層的控制平臺，通過配置相應的實驗參數開展遠程水聲通信實驗(圖1)。與傳統的海試相比，該方案可降低海上聲學實驗的成本和風險，為用戶提供更安全快捷的遠程水聲數據采集方式。

在技術實現上，該方案提供了一種可擴展、可配置、基于微服務的數據交換和處理一體化架構(圖2)。在確保實驗數據可靠、實時傳輸的情況下，該方案提高了用戶設計實驗的自由度，如選擇相應的采樣率、發射頻段、調整發射增益等，可滿足不同水聲通信實驗的需求。研究團隊通過廈門五緣灣海域實驗，檢驗了共享水聲通信層的可行性和有效性 (圖3和圖4)。

該方案的提出推動了水下物聯網基礎通信技術的發展。未來，該方案可無縫集成到海洋應用內部管理系統中，支持海洋工程建設，為"大工科下海"提供一體化遠程水下實驗平臺。

該論文第一作者為海洋與地球學院博士生朱政亮，通訊作者為周躍海副教授，合作作者包括碩士研究生王容、童峰教授。該研究獲得國家重點研發計劃項目(No. 2018YFE00110000) 和中央高校基本科研業務費專項資金(No. 20720210078)的聯合資助。

論文來源

供稿：周躍海

編輯：蘇穎

審核：許肖梅、劉志宇、唐騰鳳