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Energy Consumption Research of Mobile Data Collection Protocol for Underwater Nodes Using an USV

机译：使用USV的水下节点移动数据收集协议的能耗研究

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摘要

The Unmanned Surface Vehicle (USV) integrated with an acoustic modem is a novel mobile vehicle for data collection, which has an advantage in terms of mobility, efficiency, and collection cost. In the scenario of data collection, the USV is controlled autonomously along the planning trajectory and the data of underwater nodes are dynamically collected. In order to improve the efficiency of data collection and extend the life of the underwater nodes, a mobile data collection protocol for underwater nodes using the USV was proposed. In the protocol, the stop-and-wait ARQ transmission mechanism is adopted, where the duty cycle is designed considering the ratio between the sleep mode and the detection mode, and the transmission ratio is defined by the duty cycle, wake-up signal cycles, and USV’s speed. According to protocol, the evaluation index for energy consumption is constructed based on the duty cycle and the transmission ratio. The energy consumption of the protocol is simulated and analyzed using the mobile communication experiment data of USV, taking into consideration USV’s speed, data sequence length, and duty cycle. Optimized protocol parameters are identified, which in turn denotes the proposed protocol’s feasibility and effectiveness.
机译：与声学调制解调器集成的无人水面车辆（USV）是一种用于数据收集的新型移动车辆，在移动性，效率和收集成本方面具有优势。在数据收集的情况下，USV沿计划轨迹被自主控制，并且水下节点的数据被动态收集。为了提高数据收集效率并延长水下节点的使用寿命，提出了一种使用USV的水下节点移动数据收集协议。在该协议中，采用了停止等待ARQ传输机制，其中占空比的设计考虑了睡眠模式与检测模式之间的比率，而传输比率则由占空比，唤醒信号周期定义，以及USV的速度。根据协议，基于占空比和传动比构造能耗评估指标。使用USV的移动通信实验数据模拟并分析了协议的能耗，并考虑了USV的速度，数据序列长度和占空比。确定最佳的协议参数，这反过来又表明了拟议协议的可行性和有效性。

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