Fraunhofer FKIE conecta los sensores del fondo marino con la costa mediante boyas pasarela
Las señales acústicas se convierten en ondas de radio en la superficie para enlazar vehículos autónomos submarinos con operadores en tierra.
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Los sensores submarinos y las embarcaciones no tripuladas no pueden recurrir a las redes Wi-Fi o celulares convencionales porque el agua absorbe las ondas electromagnéticas. Los investigadores del Instituto Fraunhofer de Comunicación, Procesamiento de la Información y Ergonomía FKIE han construido una red acústica para salvar esta brecha, utilizando boyas pasarela flotantes para transmitir datos críticos del fondo marino a las estaciones de mando en tierra.
Las ondas sonoras sustituyen a la radio en aguas profundas
El sonido viaja por el agua a unos 1.500 metros por segundo, aproximadamente 200.000 veces más despacio de lo que la luz viaja por el aire, según la investigación difundida por TechXplore. A diferencia de lo que ocurre al aire libre o en el espacio, las ondas de radio, las conexiones celulares y las señales satelitales se atenúan rápidamente bajo la superficie, lo que obliga a los ingenieros a recurrir a la acústica. La capacidad de transmisión cae bruscamente con la distancia. A distancias cercanas a los 10 kilómetros, las tasas netas de datos suelen situarse por debajo de los 200 bits por segundo. Las variaciones de temperatura, los niveles de sal y las reflexiones tanto del fondo marino como de la superficie introducen un ruido acústico constante que hace inutilizables los protocolos de internet estándar.
«Nuestro objetivo era sustituir las conexiones rígidas punto a punto por redes acústicas dinámicas. Como las redes IP convencionales no sirven para canales de banda extremadamente estrecha, estamos desarrollando arquitecturas de protocolo completamente nuevas»
Dimitri Sotnik, investigador científico del Fraunhofer FKIE
Paquetes de datos compactos diseñados para la transmisión acústica
Fraunhofer FKIE creó una arquitectura especializada junto con el Centro Técnico 71 de la Bundeswehr (WTD 71) para gestionar esos límites físicos. El equipo desarrolló una innovación en protocolos de red llamada GUWMANET, acrónimo de Gossiping in Underwater Acoustic Mobile Ad-hoc Networks (chismorreo en redes móviles ad hoc acústicas submarinas), que funciona sobre un estándar de formato conocido como GUWAL (Generic Underwater Application Language, lenguaje genérico de aplicaciones submarinas). Según informó TechXplore, el estándar GUWAL comprime las solicitudes, las métricas de los sensores y las instrucciones de control en paquetes de datos de solo 128 bits cada uno. En las pruebas marinas, este protocolo simplificado registró una tasa de entrega de paquetes de aproximadamente el 90 por ciento.
Retransmisión de señales del fondo marino a la superficie
Como las largas distancias degradan las señales acústicas, los nodos no siempre pueden comunicarse directamente con su destino final. GUWMANET lo resuelve mediante la retransmisión multisalto, encaminando los datos a través de nodos del fondo marino y sumergibles autónomos hasta que alcanzan su destino. Un prototipo de boya pasarela flotante actúa como traductor físico entre ambos entornos. Equipada con un transductor acústico bajo el agua, la boya recibe los pulsos acústicos de los dispositivos del fondo marino y los traduce en transmisiones de radio enviadas por el aire a buques navales o bases terrestres. El investigador científico del Fraunhofer FKIE Dimitri Sotnik explicó que el sistema incorpora comprobaciones de seguridad digital directamente en el protocolo para protegerse de las interferencias acústicas, la interceptación de señales y la manipulación de datos, según documentó TechXplore.
Pruebas en el mar y ensayos navales internacionales
El sistema de comunicación ha pasado del modelado teórico a los ejercicios operativos en aguas abiertas. La boya pasarela se probó frente a la costa de Lisboa, Portugal, durante maniobras a gran escala de la OTAN, donde transmitió paquetes GUWAL directamente a un centro de operaciones en tierra. Los socios europeos de defensa también están aplicando la invención al proyecto SWAT-SHOAL, una iniciativa que organiza robots submarinos autónomos y buques tripulados en redes de reconocimiento coordinadas para proteger oleoductos marinos, parques eólicos y puertos, según TechXplore.
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