{"id":8614,"date":"2016-04-14T07:49:59","date_gmt":"2016-04-14T07:49:59","guid":{"rendered":"https:\/\/networks.imdea.org\/aprovechar-el-efecto-cerca-lejos-en-las-redes-acusticas-submarinas\/"},"modified":"2021-01-25T16:52:45","modified_gmt":"2021-01-25T15:52:45","slug":"aprovechar-el-efecto-cerca-lejos-en-las-redes-acusticas-submarinas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/networks.imdea.org\/es\/aprovechar-el-efecto-cerca-lejos-en-las-redes-acusticas-submarinas\/","title":{"rendered":"Aprovechar el efecto cerca-lejos en las redes ac\u00fasticas submarinas"},"content":{"rendered":"

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Autor: <\/strong>Paolo Casari<\/a>, Research Assistant Professor, IMDEA Networks Institute<\/a><\/p>\n

Las actividades de investigaci\u00f3n en redes y futuras comunicaciones inal\u00e1mbricas no se restringen meramente a la superficie terrestre. El de las redes ac\u00fasticas submarinas es un campo de investigaci\u00f3n emergente que atrae cada vez m\u00e1s atenci\u00f3n. Dr. Paolo Casari,<\/a> Assistant Research Professor y responsable del Grupo Ubiquitous Wireless Networks<\/a> Group <\/a>(grupo de investigaci\u00f3n sobre redes inal\u00e1mbricas ubicuas) en IMDEA Networks <\/a>nos ofrece una sucinta introducci\u00f3n a algunos de los aspectos de este fascinante campo de investigaci\u00f3n.<\/p>\n

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\"Underwater<\/p>\n

La b\u00fasqueda de comunicaciones inal\u00e1mbricas ubicuas en todos los entornos posibles se enfrenta a un reto considerable al trasladarse bajo la superficie de mares y oc\u00e9anos. De hecho, y dado que las ondas de radio se aten\u00faan fuertemente, las tecnolog\u00edas inal\u00e1mbricas de radio comunicaci\u00f3n que empleamos en tierra son de escasa aplicaci\u00f3n bajo el agua, y solo permiten comunicaciones para distancias de unos pocos metros. Aun as\u00ed, las comunicaciones inal\u00e1mbricas en los oc\u00e9anos despiertan un gran inter\u00e9s tanto por motivos sociales (unas comunicaciones y redes subacu\u00e1ticas eficaces permitir\u00edan vigilar grandes superficies, as\u00ed como la prevenci\u00f3n de desastres naturales y riesgos, etc.) como por motivos econ\u00f3micos (las redes submarinas omnipresentes a trav\u00e9s de cable no son viables debido al elevad\u00edsimo coste de los cables subacu\u00e1ticos impermeables).<\/p>\n

Por eso, en los \u00faltimos 10-15 a\u00f1os, las comunicaciones inal\u00e1mbricas submarinas se han desarrollado mediante el uso de sonido en comunicaciones a larga distancia. No obstante, las comunicaciones basadas en el sonido tienen recursos limitados y, a la vez, son muy lentas en comparaci\u00f3n con las comunicaciones terrestres. Las bajas velocidades de transmisi\u00f3n (del orden de unos pocos kilobits por segundo), la velocidad de propagaci\u00f3n, de solo unos 1.500 m\/s, mucho m\u00e1s baja que la velocidad de propagaci\u00f3n de las ondas de radio por el aire (unos 300.000 km\/s), y su elevado consumo energ\u00e9tico en relaci\u00f3n con la difusi\u00f3n terrestre hacen que organizar de forma adecuada y eficaz las comunicaciones resulte de gran importante. Entre otras cosas, esto supone que la recepci\u00f3n de las transmisiones en sus supuestos destinos deber\u00e1 ser correcta y no causar interferencias destructivas entre s\u00ed. Cuando eso sucede, hablamos de \u00abcolisi\u00f3n\u00bb, en el sentido de que dos o m\u00e1s se\u00f1ales superpuestas que se reciben simult\u00e1neamente no podr\u00edan distinguirse una de otra, por lo que algunas, o todas, se perder\u00edan.<\/p>\n

Una de las causas de colisiones m\u00e1s frecuentes en las redes subacu\u00e1ticas es el denominado efecto cerca-lejos<\/em> (near-far effect<\/em>). Este fen\u00f3meno se da cuando dos emisores env\u00edan una se\u00f1al a un mismo receptor desde distancias muy diferentes: la se\u00f1al desde el emisor m\u00e1s cercano ser\u00e1 mucho menos atenuada y, por tanto eclipsar\u00e1 (o bloquear\u00e1) la se\u00f1al t\u00edpicamente m\u00e1s d\u00e9bil procedente del emisor m\u00e1s alejado. Esta situaci\u00f3n es muy frecuente en las redes submarinas. De hecho, la atenuaci\u00f3n por unidad de distancia recorrida por una se\u00f1al ac\u00fastica es bastante grande y, por tanto, casi todos los despliegues t\u00edpicos de red se ven probablemente afectados por, al menos, una instancia del efecto cerca-lejos<\/em>. El m\u00e9todo consiste en mitigar o evitar eventos cerca-lejos<\/em> completamente mediante el dise\u00f1o de protocolos de control de acceso al medio (protocolos MAC (medium access control<\/em>)) para asegurar poder evitar o limitar la colisi\u00f3n de una se\u00f1al por parte de un nodo cercano<\/em> en la transmisi\u00f3n por un nodo lejano<\/em>.<\/p>\n

La finalidad de la investigaci\u00f3n llevada a cabo por el Grupo de Investigaci\u00f3n sobre redes inal\u00e1mbricas ubicuas en colaboraci\u00f3n con el grupo SIGNET Group de la Universidad de Padua, Italia<\/a> es revertir este paradigma convirtiendo el efecto cerca-lejos<\/em> en un recurso <\/em>en vez de un inconveniente. La colaboraci\u00f3n entre los dos grupos se ha orientado hacia el dise\u00f1o de dos protocolos MAC, uno basado en el programa de transmisi\u00f3n (es decir, en la decisi\u00f3n relativa a qu\u00e9 transceptores deber\u00e1n enviar sus se\u00f1ales en un momento dado), y otro basado en intercambios preliminares de mensajes para establecer conexiones punto a punto (procedimiento al que se tambi\u00e9n se denomina handshaking<\/em>).<\/p>\n

Despu\u00e9s de llevar a cabo un ensayo h\u00famedo<\/em> de los protocolos con un equipo de comunicaciones subacu\u00e1tico en un dep\u00f3sito (imagen 1), se procedi\u00f3 a desplegar las cinco unidades (o nodos) con capacidad de comunicaci\u00f3n que figuran en la imagen en el interior del Lago de Garda, en Italia, en las proximidades de la localidad de Lazise,<\/a> a mediados de diciembre de 2015. De este modo, se organiz\u00f3 una red de cinco nodos: dos de los nodos se instalaron junto a la orilla aprovechando el muelle (imagen 2), mientras que otros tres nodos se introdujeron en el lago desde dos barcas de pesca de peque\u00f1o tama\u00f1o, (en la imagen 3 puede verse una de las barcas con el investigador Filippo Campagnaro, de la Universidad de Padua, supervisando el tr\u00e1fico submarino). Se ensayaron algunas otras topolog\u00edas de las redes durante todo un d\u00eda de experimentos. En particular, los nodos a bordo de las barcas de pesca se trasladaron para poder reproducir distintos casos del efecto cerca-lejos, por ejemplo, acerc\u00e1ndolos a algunos de los nodos y alej\u00e1ndolos de los dem\u00e1s nodos, y obteniendo as\u00ed datos relativos al rendimiento del protocolo dise\u00f1ado en diversas situaciones. El tiempo les bendijo a los investigadores con un maravilloso d\u00eda soleado.<\/p>\n

Los experimentos demostraron la eficacia de los protocolos MAC dise\u00f1ados para aprovechar el efecto cerca-lejos para mejorar el rendimiento en redes subacu\u00e1ticas. Los datos obtenidos siguen proces\u00e1ndose para publicarse en trabajos cient\u00edficos.<\/p>\n

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