1. Introduction In recently years,

1. Introduction
In recently years, underwater sensor networks (UWSNs) [1,2] have been increasingly used in applications such as environmental monitoring, gas deposit exploration and exploitation, oceanographic data collection, oil spill monitoring, real-time warship monitoring, and disaster prevention. Although in general UWSNs are closely related to Wireless Sensor Networks (WSNs), several studies [3–6] have shown that many of the traditional techniques designed for WSNs are not applicable to UWSNs. It is the characteristics of the underwater channel—commonly regarded as one of the most difficult wireless communication channels—that make the design of efficient routing protocols for UWSNs a very challenging task [7]. Key issues with the underwater channel include high propagation latency due to the low speed of acoustic signals in water (typically 1500 m/s), severely limited available bandwidth, high noise, and high error rates. These issues lead to excessive data retransmissions, high energy consumption and low packet delivery ratios, which all contribute to the difficulties of designing an efficient and reliable routing protocol for UWSNs. Geographic information routing has been widely accepted as a preferred method for routing packets in UWSNs as it does not require establishing/keeping complete routes or transmitting routing messages [8]. Each node knows its own location and the geographic information of the destination node and consequently can forward data packets to a locally optimal next-hop node closest to the destination node. As a result, geographic routing protocols are reasonably simple and scalable to large UWSNs, however they also suffer from serious drawbacks such as sparse network density, void communication regions, and inaccurate positioning of nodes, which also lead to excessive retransmissions, high energy consumptions and low packet delivery ratios. Therefore, one particular design goal of geographic information routing protocols for UWSNs is to minimize power consumption, while achieving high packet delivery ratio. Ahlswede et al. [9] proposed a new information theory technique—network coding—to tackle the issues of power consumption and packet delivery ratio in multicast applications. Ever since its inception, a substantial number of researchers [10–12] have studied the benefits of network coding in wireless networks. Network coding allows each relay node to first encode received packets before forwarding the encoded data, which essentially decreases the size of transferred data, reduces the energy consumption at nodes, and improves the network bandwidth utilization, all contributing to the extension of the network lifetime. Network coding is also a promising technique for reducing data retransmissions and energy consumptions and for improving packet delivery ratio and network lifetime in UWSNs [13]. Because underwater sensor nodes possess more computational capabilities than those in wireless networks and furthermore the broadcast nature of underwater acoustic channels renders multiple routes from a source to a destination, the multiple routes coupled with the exceptional computational powers of the sensor nodes provide ample opportunities to apply network coding to geographic information routing in UWSNs. Network coding can be illustrated by a well-known pattern shown in Figure 1, where two nodes A and C exchange data packets x1 and x2 via a relay node B. When node B receives packages x1 and x2 from nodes A and C respectively, it broadcasts 2 1 xx ⊕ (their binary XOR) to both nodes A and C. When node A receives 2 1 xx ⊕ , it uses its knowledge of x1 to retrieve x2. In a similar spirit, when node C receives 2 1 xx ⊕ , it uses its knowledge of x2 to retrieve x1.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1. บทนำ ในปีล่าสุด เครือข่ายเซนเซอร์ใต้น้ำ (UWSNs) [1, 2] มีการมากขึ้นใช้ในงานเช่นการตรวจสอบสิ่งแวดล้อม ก๊าซฝากสำรวจ และแสวงหาผลประโยชน์ รวบรวมข้อมูล oceanographic การตรวจสอบการรั่วไหลของน้ำมัน เรือรบแบบเรียลไทม์ตรวจสอบ และภัยพิบัติ แม้ว่าโดยทั่วไป UWSNs ที่สัมพันธ์กับเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย (WSNs), ศึกษาหลาย [3-6] แสดงให้เห็นว่า หลายเทคนิคดั้งเดิมที่ออกแบบมาสำหรับ WSNs ไม่สามารถใช้ได้กับ UWSNs มันเป็นลักษณะของช่องทางใต้น้ำ — โดยทั่วไปถือเป็นหนึ่งในช่องทางการสื่อสารไร้สายยากที่สุด — ที่ทำให้การออกแบบของโพรโทคอสายงานการผลิตที่มีประสิทธิภาพสำหรับ UWSNs เป็นงานที่ท้าทายมาก [7] คีย์ปัญหากับช่องใต้น้ำรวมถึงเวลาแฝงการแพร่กระจายสูงเนื่องจากความเร็วที่ต่ำของสัญญาณเสียงในน้ำ (โดยทั่วไป m/s ของ 1500), วิธจำกัดอย่างรุนแรง เสียงสูง และข้อผิดพลาดสูงราคาพิเศษ ปัญหาเหล่านี้นำไปสู่ retransmissions ข้อมูลมากเกินไป การใช้พลังงานสูง และอัตรา ส่วนส่งแพ็คเก็ตต่ำ ซึ่งทั้งหมดนำไปสู่ความยากของการออกแบบมีประสิทธิภาพ และเชื่อถือได้ผลิตโพรโทคอล UWSNs ภูมิศาสตร์และเส้นทางอย่างกว้างขวางไปแล้วเป็นวิธีการที่แนะนำสำหรับสายส่งข้อมูลใน UWSNs เป็นไม่ต้องเส้นทางสมบูรณ์สร้างเก็บรักษา หรือส่งข้อความสายงานการผลิต [8] แต่ละโหนรู้ตำแหน่งตัวเองและข้อมูลทางภูมิศาสตร์ของโหนปลายทาง และจึง สามารถส่งต่อแพคเก็ตข้อมูลโหนฮอพถัดไปภายในที่เหมาะสมใกล้เคียงกับโหนดปลายทาง เป็นผล ภูมิศาสตร์โพรโทคอสายงานการผลิตเรียบง่าย และขนาด UWSNs ใหญ่ สมเหตุสมผลแต่พวกเขายังต้องทนทุกข์ทรมานจากข้อเสียที่ร้ายแรง เช่นความหนาแน่นของเครือข่ายห่าง ภูมิภาคโมฆะการสื่อสาร วางตำแหน่งไม่ถูกต้องของโหน ซึ่งนำไปสู่ retransmissions มากเกินไป ปริมาณการใช้พลังงานสูง และอัตราการส่งแพ็คเก็ตต่ำ ดังนั้น หนึ่งในเป้าหมายการออกแบบของโพรโทคอสายงานการผลิตสารสนเทศภูมิศาสตร์สำหรับ UWSNs คือการ ลดการใช้พลังงาน ในขณะที่บรรลุอัตราการส่งแพ็คเก็ตสูง Ahlswede et al. [9] เสนอเทคนิคข้อมูลทฤษฎีใหม่ — เข้ารหัสเครือข่าย — เพื่อรับมือกับปัญหาพลังงานสิ้นเปลืองและของแพคเก็ตส่งในการใช้งานแบบหลายผู้รับ นับตั้งแต่ก่อตั้ง จำนวนนักวิจัย [10-12] ได้ศึกษาประโยชน์ของการเข้ารหัสเครือข่ายในเครือข่ายไร้สาย รหัสเครือข่ายแต่ละโหน relay ในการเข้ารหัสแพ็กเก็ตที่ได้รับครั้งแรก ก่อนส่งข้อมูลเข้ารหัส ซึ่งลดขนาดของข้อมูลที่ถ่ายโอนเป็นหลัก ลดการใช้พลังงานที่โหน และปรับปรุงเครือข่ายแบนด์วิธการใช้ เอื้อต่อการขยายอายุการใช้งานเครือข่ายทั้งหมดได้ รหัสเครือข่ายก็เทคนิคสัญญา การลดข้อมูล retransmissions และปริมาณการใช้พลังงาน และ การปรับปรุงแพคเก็ตส่งเครือข่ายและอัตราส่วนอายุการใช้งานใน UWSNs [13] เนื่องจากโหนเซ็นเซอร์ใต้น้ำมีความสามารถในการคำนวณมากขึ้นกว่าในเครือข่ายไร้สาย และนอกจากนี้ ธรรมชาติออกอากาศของช่องเสียงใต้วาทกรรมหลายเส้นทางจากแหล่งไปยังปลายทาง หลายเส้นทางด้วยอำนาจพิเศษคำนวณโหนเซ็นเซอร์ให้โอกาสมากในการใช้เครือข่ายรหัสสายงานการผลิตข้อมูลทางภูมิศาสตร์ใน UWSNs สามารถแสดงรหัสเครือข่าย โดยรูปแบบรู้จักแสดงในรูปที่ 1, 2 โหนด A และแพคเก็ตข้อมูลแลกเปลี่ยน C x1 และ x2 ผ่านรีเลย์โหน b เมื่อโหนด B ได้รับแพคเกจ x1 และ x2 จากโหนด A และ C ตามลำดับ จะกระจาย 2 1 ดังนั้น xx (ของไบนารี XOR) กับโหนทั้ง A และ c เมื่อโหนด A รับ 2 1 xx ดังนั้น ใช้ความรู้ของ x1 x2 เรียก ในวิญญาณคล้าย เมื่อโหนด C รับ 2 1 xx ดังนั้น ใช้ความรู้ของ x2 x1 เรียก

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1. บทนำ
ในเร็ว ๆ นี้ปีที่ผ่านมาเครือข่ายเซ็นเซอร์ใต้น้ำ (UWSNs) [1,2] ได้ถูกนำมาใช้มากขึ้นในการใช้งานเช่นการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อมการสำรวจก๊าซเงินฝากและการใช้ประโยชน์การเก็บรวบรวมข้อมูลประสานงานการตรวจสอบการรั่วไหลของน้ำมัน, การตรวจสอบเรือรบแบบ real-time และ การป้องกันภัยพิบัติ ถึงแม้ว่าใน UWSNs ทั่วไปมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับเครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย (WSNs) การศึกษาหลาย [3-6] แสดงให้เห็นว่าหลายเทคนิคแบบดั้งเดิมที่ออกแบบมาสำหรับ WSNs ไม่สามารถใช้ได้กับ UWSNs มันเป็นลักษณะของช่องทั่วไปใต้น้ำได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในช่องทางที่ยากที่สุดที่การสื่อสารไร้สายทำให้การออกแบบของโปรโตคอลเส้นทางที่มีประสิทธิภาพสำหรับ UWSNs เป็นงานที่ท้าทายมาก [7] ประเด็นสำคัญกับช่องใต้น้ำรวมถึงการขยายพันธุ์แฝงสูงเนื่องจากความเร็วต่ำของสัญญาณอะคูสติกในน้ำ (ปกติ 1,500 m / s) จำกัด อย่างรุนแรงแบนด์วิธที่มีสัญญาณรบกวนสูงและอัตราความผิดพลาดสูง ปัญหาเหล่านี้นำไปสู่การ retransmissions ข้อมูลที่มากเกินไป, การใช้พลังงานสูงและอัตราส่วนการส่งแพ็กเก็ตต่ำซึ่งทั้งหมดนำไปสู่ความยากลำบากของการออกแบบโปรโตคอลเส้นทางที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้สำหรับ UWSNs การกำหนดเส้นทางข้อมูลทางภูมิศาสตร์ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นวิธีการที่ต้องการสำหรับการกำหนดเส้นทางในแพ็กเก็ต UWSNs ขณะที่มันไม่จำเป็นต้องมีการสร้าง / การรักษาเส้นทางที่สมบูรณ์หรือการส่งข้อความการกำหนดเส้นทาง [8] แต่ละโหนดรู้ที่ตั้งของตัวเองและข้อมูลทางภูมิศาสตร์ของโหนดปลายทางจึงสามารถส่งแพ็คเก็ตข้อมูลไปยังโหนดต่อไปฮอปที่ดีที่สุดในประเทศที่อยู่ใกล้โหนดปลายทาง เป็นผลให้เส้นทางโปรโตคอลทางภูมิศาสตร์ที่มีเหตุผลที่เรียบง่ายและปรับขนาดเพื่อ UWSNs ขนาดใหญ่ แต่พวกเขายังต้องทนทุกข์ทรมานจากข้อบกพร่องที่ร้ายแรงเช่นความหนาแน่นเบาบางเครือข่ายภูมิภาคสื่อสารโมฆะและการวางตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องของโหนดซึ่งยังนำไปสู่การ retransmissions มากเกินไปการบริโภคพลังงานสูงและ อัตราส่วนการส่งแพ็กเก็ตต่ำ ดังนั้นเป้าหมายการออกแบบหนึ่งโดยเฉพาะข้อมูลทางภูมิศาสตร์เส้นทางโปรโตคอลสำหรับการ UWSNs คือการลดการใช้พลังงานขณะที่การบรรลุอัตราการส่งแพ็คเก็ตสูง Ahlswede et al, [9] เสนอทฤษฎีข้อมูลเทคนิคการเข้ารหัสเครือข่ายใหม่เพื่อจัดการกับปัญหาของการใช้พลังงานและอัตราการส่งแพ็กเก็ตในการใช้งานผู้รับ นับตั้งแต่ก่อตั้งขึ้น, จำนวนมากของนักวิจัย [10-12] ได้ศึกษาประโยชน์ของการเข้ารหัสเครือข่ายในเครือข่ายไร้สาย เครือข่ายการเข้ารหัสช่วยให้แต่ละโหนดถ่ายทอดการเข้ารหัสแรกที่ได้รับแพ็คเก็ตก่อนที่จะส่งต่อข้อมูลที่เข้ารหัสซึ่งเป็นหลักลดขนาดของข้อมูลที่ถ่ายโอนที่ช่วยลดการใช้พลังงานที่โหนดและปรับปรุงการใช้แบนด์วิธเครือข่ายทั้งหมดที่เอื้อต่อการขยายตัวของอายุการใช้งานเครือข่าย เครือข่ายการเข้ารหัสยังเป็นเทคนิคที่มีแนวโน้มในการลด retransmissions ข้อมูลและการบริโภคพลังงานและการปรับปรุงอัตราการส่งแพ็คเก็ตและอายุการใช้งานเครือข่าย UWSNs [13] เพราะโหนดเซ็นเซอร์ใต้น้ำที่มีความสามารถในการคำนวณมากขึ้นกว่าผู้ที่อยู่ในเครือข่ายไร้สายและนอกจากนี้ลักษณะการออกอากาศของช่องอะคูสติกใต้น้ำทำให้หลายเส้นทางจากแหล่งไปยังปลายทางให้หลายเส้นทางคู่กับอำนาจการคำนวณที่โดดเด่นของโหนดเซ็นเซอร์ให้โอกาสเหลือเฟือที่จะนำไปใช้ การเข้ารหัสเครือข่ายสารสนเทศภูมิศาสตร์ในการกำหนดเส้นทาง UWSNs การเข้ารหัสเครือข่ายสามารถแสดงโดยรูปแบบที่รู้จักกันดีที่แสดงในรูปที่ 1 ซึ่งทั้งสองโหนด A และ C แพ็กเก็ตข้อมูลแลกเปลี่ยน X1 และ X2 ผ่านการถ่ายทอดโหนดบีเมื่อโหนด B จะได้รับแพคเกจ X1 และ X2 จากโหนด A และ C ตามลำดับมัน ออกอากาศ 2 1 xx ⊕ (XOR ไบนารีของพวกเขา) เพื่อโหนทั้งสองและ C. เมื่อโหนด A ได้รับ 2 1 xx ⊕ก็ใช้ความรู้ของ X1 เพื่อดึง X2 ในจิตวิญญาณที่คล้ายกันเมื่อโหนด C ได้รับ 2 1 xx ⊕ก็ใช้ความรู้ของ X2 เพื่อดึง X1