Fraunhofer FKIE collega i sensori del fondale alla costa con boe gateway
I segnali acustici si trasformano in onde radio in superficie per collegare i veicoli subacquei autonomi agli operatori a terra.
Tradotto automaticamente dall’originale inglese Leggi l’originale
I sensori subacquei e i mezzi senza equipaggio non possono affidarsi alle reti Wi-Fi o cellulari convenzionali, perché l'acqua assorbe le onde elettromagnetiche. I ricercatori del Fraunhofer Institute for Communication, Information Processing and Ergonomics FKIE hanno realizzato una rete acustica per colmare questa lacuna, usando boe gateway galleggianti per trasmettere i dati critici del fondale alle stazioni di comando sulla terraferma.
Le onde sonore sostituiscono le radio in profondità
Il suono viaggia nell'acqua a circa 1.500 metri al secondo, circa 200.000 volte più lentamente della luce nell'aria, secondo la ricerca riportata da TechXplore. A differenza che in aria aperta o nello spazio, le onde radio, le connessioni cellulari e i segnali satellitari si attenuano rapidamente sotto la superficie, lasciando agli ingegneri solo l'acustica. La capacità di trasmissione cala bruscamente con la distanza. A distanze vicine ai 10 chilometri, le velocità nette di trasmissione dei dati scendono regolarmente sotto i 200 bit al secondo. Le variazioni di temperatura, la salinità e le riflessioni sia dal fondale sia dalla superficie introducono un rumore acustico costante, rendendo inutilizzabili i protocolli internet standard.
«Il nostro obiettivo era sostituire le rigide connessioni punto-punto con reti acustiche dinamiche. Poiché le reti IP convenzionali non sono adatte a canali a banda estremamente stretta, stiamo sviluppando architetture di protocollo del tutto nuove»
Dimitri Sotnik, ricercatore presso Fraunhofer FKIE
Pacchetti dati compatti progettati per la trasmissione acustica
Fraunhofer FKIE ha creato un'architettura specializzata insieme al Bundeswehr Technical Center 71 (WTD 71) per gestire questi limiti fisici. Il team ha sviluppato un'innovazione nei protocolli di rete chiamata GUWMANET, acronimo di Gossiping in Underwater Acoustic Mobile Ad-hoc Networks, che opera sopra uno standard di formattazione noto come GUWAL (Generic Underwater Application Language). Come riportato da TechXplore, lo standard GUWAL comprime richieste, metriche dei sensori e istruzioni di controllo in pacchetti dati di appena 128 bit ciascuno. Nelle prove in mare, questo protocollo snello ha registrato un tasso di consegna dei pacchetti di circa il 90 percento.
Trasmettere i segnali dal fondale alla superficie
Poiché le lunghe distanze degradano i segnali acustici, i nodi non possono sempre comunicare direttamente con il loro obiettivo finale. GUWMANET risolve il problema con l'inoltro multihop, instradando i dati attraverso i nodi del fondale e i sommergibili autonomi fino alla destinazione. Un prototipo di boa gateway galleggiante funge da traduttore fisico tra gli ambienti. Dotata di un trasduttore acustico sott'acqua, la boa riceve gli impulsi acustici dai dispositivi sul fondale e li traduce in trasmissioni radio inviate via etere a navi militari o basi a terra. Il ricercatore del Fraunhofer FKIE Dimitri Sotnik ha spiegato che il sistema integra controlli di sicurezza digitali direttamente nel protocollo per proteggersi dalle interferenze acustiche, dall'intercettazione dei segnali e dalla manomissione dei dati, come documentato da TechXplore.
Prove in mare e test navali internazionali
Il sistema di comunicazione è passato dalla modellazione teorica a esercitazioni operative in mare aperto. La boa gateway è stata testata al largo di Lisbona, Portogallo, durante esercitazioni NATO su larga scala, dove ha trasmesso pacchetti GUWAL direttamente a un centro operativo a terra. I partner europei della difesa stanno applicando l'invenzione anche al progetto SWAT-SHOAL, un'iniziativa che organizza robotica subacquea autonoma e navi con equipaggio in reti di ricognizione coordinate per proteggere condotte offshore, parchi eolici e porti, secondo TechXplore.
Leggi anche su The Patent: NUS Engineers Weave a Touchscreen Display Directly Into Garment Fabric · Rockefeller University Engineers TrUDI Platform for Deep Brain Imaging
