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Autor: <\/strong>Paolo Casari<\/a>, Research Assistant Professor, IMDEA Networks Institute<\/a><\/p>\n<\/div>\n Sin embargo, este tipo de comunicaciones inal\u00e1mbricas no ser\u00edan posibles en las aguas saladas de los oc\u00e9anos y mares. De hecho, un tel\u00e9fono celular (por supuesto, sellado en una bolsa a prueba de agua) todav\u00eda puede ser capaz de operar a unos pocos metros de profundidad, pero una vez que la superficie est\u00e9 lo suficientemente lejos, la se\u00f1al se pierde por completo. Lo mismo ocurre con otros equipos de comunicaci\u00f3n, como la radio anal\u00f3gica VHF o simplemente el Wi-Fi. Por estas razones, no es factible emplear ondas electromagn\u00e9ticas para comunicarse bajo el agua como lo hacemos en tierra. No obstante, hay gran inter\u00e9s en torno a las comunicaciones inal\u00e1mbricas en los oc\u00e9anos. Pi\u00e9nsese, por ejemplo, en la prevenci\u00f3n del fraude en la pesca: sensores submarinos desplegados en zonas marinas protegidas pudieran detectar la presencia de embarcaciones no autorizadas, rastrear su movimiento y de forma inal\u00e1mbrica comunicarlo a las autoridades para su intervenci\u00f3n inmediata. En las zonas de perforaci\u00f3n submarina de petr\u00f3leo, sensores inal\u00e1mbricos podr\u00edan detectar accidentes como derrames o fallos de infraestructura, e informar antes de que sea demasiado tarde para intervenir. Algunos sensores de este tipo ya existen hoy en d\u00eda, pero son operados principalmente por medio de cables submarinos a prueba de agua, que son muy costosos de obtener, implementar y mantener, y por tanto limitan la extensi\u00f3n del sistema. Las comunicaciones inal\u00e1mbricas submarinas contribuir\u00edan a la teledetecci\u00f3n y a la telemetr\u00eda en general, al reducir enormemente los costes de infraestructura e implementaci\u00f3n, logrando as\u00ed el aumento de la extensi\u00f3n y la flexibilidad de los sistemas de detecci\u00f3n submarinos. Este beneficio ser\u00eda entonces de aplicaci\u00f3n en la vigilancia del litoral, la ciencia del agua y la industria mar\u00edtima.<\/p>\n Las ondas electromagn\u00e9ticas no pueden ser utilizadas para comunicarse bajo el agua, pero las comunicaciones se pueden lograr a trav\u00e9s de se\u00f1ales de luz (que tienen un alcance muy limitado, a lo sumo 20 metros) o a trav\u00e9s de otro medio muy natural: las ondas de presi\u00f3n, es decir, el sonido.<\/p>\n En efecto, muchas especies de animales marinos utilizan el sonido para la comunicaci\u00f3n y para la localizaci\u00f3n de presas. Esto proporciona fuertes indicios de que el sonido es un medio f\u00edsico viable para las comunicaciones submarinas. Adem\u00e1s, el sonido tiene muchas propiedades deseables bajo el agua. Se propaga a grandes distancias, hasta varios kil\u00f3metros: por ejemplo, esto significar\u00eda que los largos oleoductos y gasoductos submarinos, y extensas \u00e1reas marinas protegidas pudieran ser cubiertas con s\u00f3lo unos sensores. Finalmente, el sonido es suficientemente compatible con las comunicaciones digitales como para poder transferir la cantidad de datos t\u00edpicamente requerida por las aplicaciones submarinas: por lo tanto, se hace posible comunicarse mediante la extensi\u00f3n de t\u00e9cnicas bien desarrolladas de comunicaci\u00f3n digital, y que se emplean ya en las redes terrestres de radio. Esto qued\u00f3 claro a comienzos del siglo XX, cuando apareci\u00f3 el primer sistema de detecci\u00f3n de hielo en base al sonido (dise\u00f1ado a ra\u00edz del naufragio del RMS Titanic en 1912), as\u00ed como el primer SONAR (SOund<\/em> Navigation<\/em> And Ranging<\/em>) activo.<\/p>\n Los ingenieros de ac\u00fastica submarina pronto se dieron cuenta de que el sonido tambi\u00e9n tiene varios inconvenientes. Se propaga muy lentamente (aproximadamente 1,5 kms por segundo, mucho m\u00e1s lentamente que la velocidad de propagaci\u00f3n de las ondas electromagn\u00e9ticas en el aire, que es aproximadamente 300,000 kms\/s); sus patrones de propagaci\u00f3n en el agua son complejos, est\u00e1n sujetos a muchos ecos y a significativa reverberaci\u00f3n, cuya intensidad depende en gran medida de la ubicaci\u00f3n en el mundo, y que var\u00eda a diario e incluso de manera estacional. Esto requiere un procesamiento de se\u00f1al complejo con el fin de extraer un mensaje descifrable; por \u00faltimo, la velocidad nominal a la pueden ser transferidos los datos por el momento es a lo sumo de unos pocos kilobits por segundo, aproximadamente 10.000 veces m\u00e1s despacio que los sistemas ADSL, y m\u00e1s lentamente incluso que los m\u00f3dems de l\u00ednea telef\u00f3nica utilizados en los a\u00f1os 90.<\/p>\n En estas condiciones, donde la calidad de las comunicaciones muda considerablemente con el tiempo, el dise\u00f1o de una red submarina aut\u00f3noma y auto-organizada requiere resolver muchos problemas estructurales. En primer lugar, la heterogeneidad: una red t\u00edpica, como se muestra en la Fig. 1<\/strong>, puede contener nodos fijos (montados debajo, o amarrados a diferentes profundidades) y nodos m\u00f3viles (llamados veh\u00edculos submarinos aut\u00f3nomos o AUV – Autonomous Underwater Vehicles<\/em>), hacia la parte superior derecha de la figura), que pueden estar densamente desplegados (por ejemplo, cerca de los dos pozos en la parte inferior) o escasamente desplegados (por ejemplo, a lo largo de la tuber\u00eda). Adem\u00e1s, los componentes de la red deben ser suficientemente aut\u00f3nomos como para ser capaces de descubrir a sus vecinos y buscar su colaboraci\u00f3n cuando detecten datos que han de ser transferidos a un destino lejano que no est\u00e9 dentro del alcance del remitente inicial. La red debe estar preparada tambi\u00e9n para reaccionar ante circunstancias espec\u00edficas (por ejemplo, la detecci\u00f3n de una intrusi\u00f3n, o un evento peligroso para el medio ambiente) y dar prioridad a la transmisi\u00f3n de los datos relacionados con las mismas. Los nodos m\u00f3viles, si est\u00e1n presentes, deben optimizar su trayectoria no s\u00f3lo para llevar a cabo su propia misi\u00f3n, sino tambi\u00e9n para favorecer el flujo de las comunicaciones en la red; finalmente, todos los nodos deben ser capaces de adaptarse a una calidad de comunicaci\u00f3n propensa a errores y muy variable en el tiempo.<\/p>\n Debido a estos desaf\u00edos, la comunidad cient\u00edfica que trabaja en este campo percibe aquellos experimentos exitosos en el mar como la \u00fanica prueba de que una soluci\u00f3n ideada realmente funciona en la pr\u00e1ctica. Esto conduce a grupos de investigaci\u00f3n a unirse y colaborar en experimentos complejos, a veces en fr\u00edos comienzos de primavera en el norte de Europa, (Den Helder, Pa\u00edses Bajos, abril de 2013, Fig. 2<\/strong>), y, otras en los m\u00e1s c\u00e1lidos fiordos noruegos (Trondheim, Noruega, mayo de 2013, La Fig. 3<\/strong>).<\/p>\n El siguiente paso en la comunicaci\u00f3n y las redes submarinas es la capacidad de utilizar las comunicaciones para coordinar en tiempo real un grupo de AUV (denominado \u00abenjambre\u00bb), haciendo que se mantengan en formaci\u00f3n, que se desbanden para colaborar en una misi\u00f3n com\u00fan, o simplemente que ayuden a la navegaci\u00f3n y eviten, por ejemplo, los obst\u00e1culos y las colisiones. Otro avance tecnol\u00f3gico muy importante hace referencia a los \u00abhermanos mayores\u00bb de los AUVs, los veh\u00edculos operados a distancia o ROVs (Remotely Operated Vehicles). \u00c9stos son sistemas complejos, con capacidades avanzadas de navegaci\u00f3n, y con muchas herramientas adjuntas, como alicates, manos rob\u00f3ticas, sensores y tambi\u00e9n c\u00e1maras que permiten a un operador ver \u00abcon los ojos\u00bb del ROV. Estos sistemas son muy vers\u00e1tiles, pero tambi\u00e9n muy costosos. Por consiguiente, se controlan de forma remota a trav\u00e9s de un cable que proporciona tanto un enlace de datos como una fuente de alimentaci\u00f3n. El cable puede limitar en gran medida la maniobrabilidad del veh\u00edculo: as\u00ed que una soluci\u00f3n fiable para poder conducir un ROV de forma inal\u00e1mbrica a una distancia de hasta 100 metros, posiblemente aprovechando tanto las comunicaciones ac\u00fasticas como las \u00f3pticas, ser\u00eda un gran avance para la industria y autoridades mar\u00edtimas (Fig 4<\/strong>.). Esperamos resultados muy significativos en este sentido durante los pr\u00f3ximos a\u00f1os.<\/p>\n El grupo<\/em> de investigaci\u00f3n sobre redes <\/em>inal\u00e1mbricas ubicuas<\/em> en <\/em>IMDEA Networks<\/em><\/a>, <\/em>dirigido por el <\/em>Dr. Paolo Casari<\/em><\/a>, <\/em>est\u00e1 activo<\/em> en ambos<\/em> frentes<\/em> gracias a<\/em> varios contactos con<\/em> la Universidad de<\/em> Padua<\/em>, as\u00ed como con <\/em>centros de investigaci\u00f3n sobre comunicaciones subacu\u00e1ticas<\/em> en Europa y en<\/em> los EE.UU.<\/em><\/p>\n Fig. 1: Un ejemplo de red submarina para la monitorizaci\u00f3n de oleoductos de un pozo de petr\u00f3leo.<\/em><\/p>\n Fig. 2: Desplegando nodos submarinos en el mar del Norte, en los Pa\u00edses Bajos (abril 2013).<\/em><\/p>\n Fig. 3: Escenario de trabajo en redes en un clima m\u00e1s c\u00e1lido: un experimento en el fiordo de Trondheim (mayo 2013).<\/em><\/p>\n Fig. 4: Control remoto de un ROV desde una plataforma mar adentro.<\/em><\/p>\n<\/div>\n <\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Autor: Paolo Casari, Research Assistant Professor, IMDEA Networks Institute Las tecnolog\u00edas inal\u00e1mbricas son m\u00e1s o menos ubicuas en tierra. 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Las tecnolog\u00edas inal\u00e1mbricas son m\u00e1s o menos ubicuas en tierra. Consultar el correo electr\u00f3nico o los mensajes en un tel\u00e9fono celular inteligente, conectar un port\u00e1til a la red Wi-Fi y navegar por internet, o escuchar m\u00fasica a trav\u00e9s de auriculares via Bluetooth, se han convertido en actividades muy normales en la rutina diaria de casi todo el mundo.<\/p>\n![\"Red](\"\/wp-content\/uploads\/2020\/10\/fig1_uw_network.jpg\")
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