Comunicaciones Submarinas

El pasado viernes 8 de Octubre del 2010 la profesora Milica Stojanovic impartió la conferencia inaugural de la Web TV del Campus do Mar. La profesora Stojanovic lleva a cabo su labor profesional en la Universidad Northeastern de Boston, el MIT y el WHOI (Woods Hole Oceanographic Institution) en temas relacionados con las comunicaciones subacuáticas.

Tal y como se expuso, el medio marino presenta una atenuación como canal de transmisión de ondas acústicas que aumenta enormemente con la frecuencia: a 100 KHz la atenuación es de menos de 40 dB/ Km, mientras que a 1000 KHz la atenuación supera los 300 dB/Km.

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Al mismo tiempo el ruido disminuye con la frecuencia, por la mala propagación a frecuencias muy altas. Del efecto combinado de estas dos características resulta que para una distancia dada a cubrir existe una frecuencia a la que se alcanza la SNR óptima y esa frecuencia sería la idónea para operar el enlace. Cuanto mayor es la distancia, menor es esta frecuencia, y menor es el ancho de banda disponible y más lento es el enlace. De este modo, mientras que a distancias de cientos de metros las frecuencias óptimas de operación son de decenas y cientos de KHz, a 10 Km la frecuencia óptima es de sólo unos 6 KHz y a 100 Km es ya inferior a 1 KHz.

Por otro lado, con la velocidad de propagación del sonido bajo el agua, unos 1500 m/s, existen grandes retardos y las frecuencias de operación son inherentemente bajas, con lo cual un pequeño ancho de banda, es relativamente muy grande en comparación con la frecuencia central de operación. Se obtiene así un canal Ultra Wide Band, en la que cada porción del espectro en uso puede tener un canal muy distinto. A todo esto contribuyen el multitrayecto por las reflexiones en la superficie y fondo marinos y las condiciones cambiantes del medio de propagación, por variaciones de presión, temperatura y salinidad. Además se puede tener efecto Doppler, ya que la velocidad de los TXs y RXs puede ser una fracción apreciable de los 1500 m/s.

Con este canal tan complicado, modulaciones OFDM adaptativas al canal y con capacidad de ecualización dinámica del canal resultan ser muy útiles.

Las comunicaciones por radio dentro del agua sólo son posibles en frecuencias muy bajas, por debajo de 10 KHz, con muy poco ancho de banda y una gran atenuación.

Las comunicaciones ópticas submarinas se usan hasta unos 100 metros de profundidad, con luz verde y azul, que penetran mucho más que el rojo. El ancho de banda es muy alto, ya que la información viaja incrustada sobre la portadora óptica luminosa. Esto posibilita el despliegue inalámbrico de sistemas de vídeo, control en tiempo real o de sensores con necesidad de gran ancho de banda, sin las limitaciones de movilidad del cable submarino.

Desde el WHOI, Woods Hole Oceanographic Institution, en el que Milica también es investigadora, se insiste en que las comunicaciones ópticas submarinas suponen una revolución comparable a la provocada por la telefonía móvil o a las redes WIFI para los enlaces terrestres en cuanto a lo que supuso para el gran público. Sus prototipos ofrecen 10 o 20 Mbps hasta distancias de 100 m.

http://www.whoi.edu/page.do?pid=7545&tid=282&cid=69687&ct=162

Gradiant, como uno de los miembros del Campus do Mar, apuesta igualmente por este campo de trabajo como una prometedora vinculación de las TIC y el medio marino.



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