Published January 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Energy Efficiency of Multi-Hop Underwater Acoustic Networks Using Fountain Codes

Creators

  • 1. Universidade Tecnológica Federal do Paraná
  • 2. Pontifícia Universidade Católica do Paraná
  • 3. Universidade Federal de Santa Catarina

Description

Ensuring low energy consumption is a crucial issue in underwater communications, since battery replacement may be difficult and expensive in these scenarios. We analyze in this paper the energy consumption of a multi-hop underwater acoustic network (UWAN) employing fountain codes. Moreover, in order to reduce this energy consumption we optimize the modulation order assuming differential phase-shift keying ($M$ -DPSK), as well as the number of hops. We investigate the required number of fountain-encoded packets for different modulation orders. Our results show that, by optimizing the modulation order, the number of hops and the number of fountain packets, we can obtain important energy savings, especially for long distances. In addition, with the proposed scheme the energy consumption decreases significantly compared to the case without fountain codes, reaching up to 40% of savings.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يعد ضمان انخفاض استهلاك الطاقة قضية حاسمة في الاتصالات تحت الماء، لأن استبدال البطارية قد يكون صعبًا ومكلفًا في هذه السيناريوهات. نحلل في هذه الورقة استهلاك الطاقة لشبكة صوتية متعددة القفزات تحت الماء (UWAN) تستخدم رموز النافورة. علاوة على ذلك، من أجل تقليل استهلاك الطاقة هذا، نقوم بتحسين ترتيب التعديل بافتراض مفتاح التحول الطوري التفاضلي ($ M$ - DPSK)، بالإضافة إلى عدد القفزات. نحن نتحقق من العدد المطلوب من الحزم المشفرة بالنافورة لأوامر التعديل المختلفة. تظهر نتائجنا أنه من خلال تحسين ترتيب التعديل وعدد القفزات وعدد حزم النافورة، يمكننا الحصول على وفورات مهمة في الطاقة، خاصة للمسافات الطويلة. بالإضافة إلى ذلك، مع المخطط المقترح، ينخفض استهلاك الطاقة بشكل كبير مقارنة بالحالة التي لا تحتوي على رموز نافورة، ليصل إلى 40 ٪ من المدخرات.

Translated Description (French)

Assurer une faible consommation d'énergie est un problème crucial dans les communications sous-marines, car le remplacement de la batterie peut être difficile et coûteux dans ces scénarios. Nous analysons dans cet article la consommation d'énergie d'un réseau acoustique sous-marin multi-sauts (UWAN) utilisant des codes de fontaine. De plus, afin de réduire cette consommation d'énergie, nous optimisons l'ordre de modulation en supposant une modulation différentielle de déphasage ($M$ -DPSK), ainsi que le nombre de sauts. Nous étudions le nombre requis de paquets codés par fontaine pour différents ordres de modulation. Nos résultats montrent qu'en optimisant l'ordre de modulation, le nombre de sauts et le nombre de paquets de fontaines, nous pouvons obtenir des économies d'énergie importantes, en particulier pour les longues distances. En outre, avec le système proposé, la consommation d'énergie diminue considérablement par rapport au cas sans codes de fontaine, atteignant jusqu'à 40 % d'économies.

Translated Description (Spanish)

Garantizar un bajo consumo de energía es un tema crucial en las comunicaciones subacuáticas, ya que el reemplazo de la batería puede ser difícil y costoso en estos escenarios. Analizamos en este trabajo el consumo de energía de una red acústica subacuática multi-hop (UWAN) empleando códigos de fuente. Además, para reducir este consumo de energía, optimizamos el orden de modulación suponiendo una modulación diferencial por desplazamiento de fase ($M$ -DPSK), así como el número de saltos. Investigamos el número requerido de paquetes codificados en fuente para diferentes órdenes de modulación. Nuestros resultados muestran que, al optimizar el orden de modulación, el número de lúpulos y el número de paquetes de fuente, podemos obtener importantes ahorros de energía, especialmente para largas distancias. Además, con el esquema propuesto, el consumo de energía disminuye significativamente en comparación con el caso sin códigos de fuente, alcanzando hasta el 40% de ahorro.

Files

08960341.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:a3e11ba27d44be5e24466f154c2a05cd
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
كفاءة الطاقة للشبكات الصوتية تحت الماء متعددة القفزات باستخدام رموز النافورة
Translated title (French)
Efficacité énergétique des réseaux acoustiques sous-marins à sauts multiples utilisant des codes de fontaine
Translated title (Spanish)
Eficiencia energética de redes acústicas submarinas de varios saltos utilizando códigos de fuente

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3000744030
DOI
10.1109/access.2020.2966983

Is supplement to
https://openalex.org/W3214889980 (Other)
https://openalex.org/W2952185057 (Other)
https://openalex.org/W2808099739 (Other)
https://openalex.org/W2807978385 (Other)
https://openalex.org/W2592138583 (Other)
https://openalex.org/W2588517940 (Other)
https://openalex.org/W2367508452 (Other)
https://openalex.org/W2134345408 (Other)
https://openalex.org/W2033746393 (Other)
https://openalex.org/W1489618815 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W2007942904
  • https://openalex.org/W2008827654
  • https://openalex.org/W2028189110
  • https://openalex.org/W2039027812
  • https://openalex.org/W2099521843
  • https://openalex.org/W2108490360
  • https://openalex.org/W2129879516
  • https://openalex.org/W2337372379
  • https://openalex.org/W2516192284
  • https://openalex.org/W2565076877
  • https://openalex.org/W2566296906
  • https://openalex.org/W2598595749
  • https://openalex.org/W2775239124
  • https://openalex.org/W2782557806
  • https://openalex.org/W2793122897
  • https://openalex.org/W2899601508
  • https://openalex.org/W2909223649
  • https://openalex.org/W2980074262
  • https://openalex.org/W3102779725