INDEX INDEX. Introducción a UWOC Ámbito de aplicación Estado del arte Características del canal Simulación de canal Aplicación para UWSN

Transcripción

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2 INDEX INDEX Introducción a UWOC

3 Taxonomía Optical Communications Fiber Wireless WAN/MAN Networks (FTTZ, FTTH) Sensing FSO IrDA VLC UWOC

4 Otras tecnologías submarinas Ultrasonidos Muy largo alcance Velocidades bajas debido a multipath Pueden dañar la fauna (cetáceos) RF (Low Frequency) Tamaños de antena prohibitivos Velocidades muy bajas Absorción muy alta

5 Características de las UWOC Corto alcance (fuentes LED) Medio alcance (fuentes LASER) Alta velocidad

6 Aplicaciones Comunicaciones con UUVs Comunicación con ROVs Comunicación con boyas Comunicación entre submarinos Redes de sensores (UWSN)

7 Instituciones relacionadas North Carolina (J. Simpson) Genoa (D. Anguita) Naval Air Station Patuxent River (D. Cocheneur)

8 (Resumen) Comunicaciones en ventana azul-verde (480 nm) Demostradores de comunicación con ROVs Soluciones analíticas de la respuesta impulsiva Experimentos de fading Implementación de UWSN

9 Fenómenos físicos del canal Interacción luz-materia Reflexiones superficiales Rebotes en el fondo Turbulencias Optical fouling

10 Interacción luz materia Dos mecanismos de pérdida de potencia Absorción del medio a(l) Scattering Índice de refracción del agua, el cual define: Velocidad de propagación Ángulo de Brewster (TIR) Dispersión cromática

11 Interacción luz materia

12 Interacción luz materia Scattering definido por análisis de Mie

13 Interacción luz materia Vector Radiative Transfer Theory (VRTT) Patrón de scattering

14 Reflexiones superficiales Ángulos definidos por la ley de Snell qcrit = 48 o

15 Reflexiones superficiales Potencias definidas por fórmulas de Fresnel

16 Simulación de Monte Carlo Se ha implementado un simulador Monte Carlo de respuesta impulsiva del canal submarino Integra la ecuación de la VRTT Influencia de los distintos parámetros del agua sobre el delay spread

17 Simulación de Monte Carlo Se emplea fuente LED: N-1 Rayos aleatorios 1 Rayo directo Los rayos son generados según patrón de emisión

18 Simulación de Monte Carlo La propagación de cada rayo es igual Probabilidad de colisión con partículas Absorción de potencia Al final se obtiene la suma de las aportaciones de cada rayo

19 Simulación de Monte Carlo A continuación, un ejemplo de cálculo: Superficie Tx Rx Fondo

20 Simulación de Monte Carlo A continuación, un ejemplo de cálculo: Superficie Tx Sale un rayo aleatorio y calculamos las distancias a los planos superficie, fondo, receptor y la distancia aleatoria de colisión Rx Fondo

21 Simulación de Monte Carlo A continuación, un ejemplo de cálculo: Superficie Tx Rx Si la distancia aleatoria de colisión es la menor, habrá scattering, si no, (en este caso) reflexión superficial Fondo

22 Simulación de Monte Carlo A continuación, un ejemplo de cálculo: Superficie Tx Si la menor distancia es la del plano receptor, se considera el rayo perdido Rx Fondo

23 Simulación de Monte Carlo A continuación, un ejemplo de cálculo: Superficie Tx Ahora el punto de colisión se comporta como un nuevo emisor, con dirección principal la que Supongamos traía el rayo colisión incidente con partícula Rx Fondo

24 Simulación de Monte Carlo A continuación, un ejemplo de cálculo: Superficie Se genera 1 rayo directo, el cual puede Llegar o no al destino Tx Ahora el punto de colisión se comporta como un nuevo emisor, con dirección principal la que traía el rayo incidente Rx Fondo

25 Simulación de Monte Carlo A continuación, un ejemplo de cálculo: Superficie Y M-1 rayos aleatorios que siguen el patrón de scattering Tx Ahora el punto de colisión se comporta como un nuevo emisor, con dirección principal la que traía el rayo incidente Rx Fondo

26 Simulación de Monte Carlo

27 Simulación de Monte Carlo

28 Simulación de Monte Carlo

29 Simulación de Monte Carlo

30 Simulación de Monte Carlo

31 Simulación de Monte Carlo Distancia (m) t rms R (um) t rms fs fs fs ps ps fs Concent. ( 1e9) t rms fs fs fs Índice emisor t rms ps ps ps

32 Underwater Wireless Sensor Networks Eficiencia energética es crítica para cualquier SN Sistemas UWOC basados siempre en l con menor c(l) Para ciertas distancias, otras l pueden ser más eficientes

33 Respuesta de un fotodiodo vs. Absorción del agua R: 0.45 B: 0.2

34 Respuesta de un fotodiodo vs. Absorción del agua R: 0.37 B: 0.01

35 Respuesta de un fotodiodo vs. Absorción del agua

36 Consecuencia Emisiones en rojo permiten un ahorro energético por debajo de los dos metros Se puede proponer un protocolo eficiente de descubrimiento de nodos en UWOC Cada nodo quedaría configurado con una longitud de onda u otra

37 Consecuencia

38 THE END