Inalámbrico de agua a aire

Ilustración de un submarino que transmite ondas a la superficie del océano. Un jet está volando por encima. Jorge Wylesol

Los investigadores del MIT Media Lab han dado un paso hacia la solución de un desafío de larga data con la comunicación inalámbrica: la transmisión directa de datos entre dispositivos submarinos y aéreos.

Hoy en día, los sensores submarinos no pueden compartir datos con los terrestres, porque ambos usan señales inalámbricas que funcionan solo en sus respectivos medios. Las señales de radio que viajan por el aire mueren rápidamente en el agua; las señales acústicas, o sonar, enviadas por dispositivos submarinos se reflejan principalmente en la superficie sin atravesarla. Se han diseñado boyas para captar ondas de sonar, procesar los datos y enviar señales de radio a los receptores aéreos. Pero pueden alejarse y perderse, y se necesitan muchos para cubrir grandes áreas.

El profesor asistente Fadel Adib y su estudiante de posgrado Francesco Tonolini están abordando este problema con un sistema de transmisión directa del agua al aire, llamado comunicación de RF acústica traslacional (TARF). Intentar cruzar la frontera aire-agua con señales inalámbricas ha sido un obstáculo. Nuestra idea es transformar el obstáculo mismo en un medio a través del cual comunicarse, dice Adib.

En el sistema, un altavoz acústico estándar transmite señales de sonar a la superficie del agua, que viajan como ondas de presión de diferentes frecuencias correspondientes a diferentes bits de datos. para enviar un 0 , el transmisor puede enviar, digamos, una onda que viaja a 100 hercios; para 1 , puede transmitir una onda de 200 Hz. Cuando la señal golpea la superficie, provoca pequeñas ondas en el agua, de solo unos pocos micrómetros de altura, correspondientes a esas frecuencias.

Posicionado en el aire sobre el transmisor hay un radar de frecuencia extremadamente alta que procesa señales en el espectro de ondas milimétricas de transmisión inalámbrica, entre 30 y 300 gigahercios. El radar, que parece un par de conos, envía una señal de radio que se refleja en la superficie vibrante y rebota con un ángulo ligeramente modulado correspondiente a los datos enviados. Una vibración en la superficie del agua que representa una 0 bit, por ejemplo, hará que el ángulo de la señal reflejada vibre a 100 Hz. Luego, ese bit se decodifica.

Los investigadores probaron TARF en piscinas del MIT, con nadadores que agitaban el agua circundante. El transmisor se sumergió hasta 3,5 metros por debajo de la superficie y el receptor se colocó hasta 30 centímetros por encima. TARF decodificó con precisión mensajes, como ¡Hola! desde el agua, a cientos de bits por segundo, similar a las velocidades de datos estándar para las comunicaciones submarinas. En la conferencia Sigcomm de este año se presentó un documento que describe el sistema y los resultados.

El sistema podría abrir nuevas capacidades para la comunicación agua-aire, dice Adib. Los submarinos militares podrían comunicarse con los aviones sin salir a la superficie y comprometer sus ubicaciones. Los drones submarinos que monitorean la vida marina no necesitarían resurgir constantemente de inmersiones profundas para enviar datos a los investigadores, lo cual es ineficiente y costoso. El sistema también podría ayudar a encontrar aviones perdidos bajo el agua. Las balizas de transmisión acústica podrían implementarse, por ejemplo, en la caja negra de un avión, dice Adib. Luego, podrían enviar señales periódicamente para que los aviones de búsqueda las decodifiquen.

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