Estudiar los canales marinos para mejorar las comunicaciones subacuáticas
Fuente: María José Llobregat / Fundación Descubre
De izquierda a derecha, los investigadores José París, Antonio Sánchez y Jorge Molina.
Investigadores del departamento de Ingeniería de Comunicaciones de la Universidad de Málaga han analizado, por primera vez, las características de la transmisión de información bajo el mar mediante ultrasonidos, es decir, ondas acústicas no audibles para el ser humano. Con los datos obtenidos, los expertos han profundizado en el conocimiento del mar como canal para la transmisión de información para diseñar sistemas de comunicación subacuáticos más eficientes.
Según los investigadores, el trabajo permite detectar y solventar los problemas que afectan a las comunicaciones submarinas, aplicable en campos tan variados como las misiones de búsqueda y rescate, el mantenimiento de plataformas petrolíferas o la monitorización de granjas de peces.
El sistema de comunicaciones subacuáticas de este estudio es inalámbrico, es decir, sin cables. Está formado por un transmisor, que convierte la información que se emite en una señal que se propaga, en forma de onda, a través de un medio físico o canal de transmisión, en este caso, el agua; y un receptor que capta la señal y extrae la información final.
Aunque las ondas sobre las que viaja la información pueden ser de varios tipos, las más adecuadas para el canal acuático son las acústicas, es decir, el sonido. En este sentido, según indican los investigadores, la mayoría de los sistemas de comunicación submarinos trabajan con ondas de frecuencia baja o audiofrecuencias, es decir, pueden ser percibidas por el ser humano.
Por el contrario, continúan, hay pocos trabajos dedicados al análisis de comunicaciones en frecuencia alta o banda ultrasónica. “El canal submarino es un entorno duro. Además de sufrir una enorme pérdida de energía, las ondas acústicas están afectadas por la agitación de las olas y de la masa de agua que provocan que la señal fluctúe de forma errática, pudiendo desvanecerse a intervalos cortos de tiempo. Este fenómeno de desvanecimiento se llama ‘fading’. Las comunicaciones ultrasónicas están más expuestas a sus efectos”, explica a la Fundación Descubre, el investigador de este proyecto, Jesús López Fernández, de la Universidad de Málaga.
Plataforma petrolífera (el mantenimiento de estas plataformas son una de las aplicaciones de las comunicaciones submarinas) / Wikipedia
El uso de ondas ultrasónicas permite, además, la utilización de transmisores y receptores de tamaño y peso reducido. Ello se debe a la relación que existe entre la frecuencia de una onda, es decir, el número de veces que se repite en un segundo, y el tamaño del receptor que puede captarla. “En términos generales, cuanto mayor sea la frecuencia de funcionamiento de un sistema menor es su tamaño físico y viceversa. Por ejemplo, los altavoces. Para sonidos muy graves o de baja frecuencia, necesitaremos altavoces grandes. Por el contrario, para sonidos muy agudos o de alta frecuencia, los dispositivos son más pequeños. Las ondas ultrasónicas, de mayor frecuencia que las utilizadas normalmente en comunicaciones subacuáticas, propicia que el tamaño de los receptores sea más pequeño”, comenta el investigador.
Campaña de medidas
Para realizar este trabajo, los expertos realizaron una campaña de medidas en aguas poco profundas del Mediterráneo, en Cartagena (Murcia), y se emplearon dos embarcaciones con equipos impermeabilizados. Desde cada barco se sumergía un cable con un transmisor o un receptor. Los ensayos consistían en enviar distintos tonos o pitidos y capturar la señal recibida.
De esta forma, los expertos registraron las fluctuaciones de las ondas acústicas en diferentes distancias entre dos puntos (50, 10 y 200 metros); y en distintas profundidades de los equipos sumergidos (3, 6 y 9 metros) y del lecho marino (16, 20 y 25 metros).
Campos de aplicación
Con los resultados de esta campaña de mediciones, que se recogen en el artículo ‘Measurement and Modeling of Narrowband Channels for Ultrasonic Underwater Communications’, publicado en la revista Sensors, los científicos han elaborado un modelo estadístico que recoge las características del medio marino que pueden afectar a la transmisión de señales. “Esta herramienta, además, nos permitirá realizar simulaciones para emular el efecto medio submarino en las comunicaciones ultrasónicas y poder así diseñar sistemas más eficientes”, aclara López Fernández.
Trabajos bajo el mar / Wikipedia
Para el experto, la exploración de la frecuencia ultrasónica es un paso fundamental para el diseño de sistemas de comunicaciones subacuáticas eficientes que pueden utilizarse en una gran variedad de campos. “Desde la monitorización del entorno marino, de piscifactorías o de sistemas de gas y petróleo, hasta las comunicaciones entre buzos o de vehículos submarinos con la estación flotante en barco, la detección preventiva de fenómenos como los tsunamis o las misiones de búsqueda y rescate”, comenta el autor de este proyecto, financiado por la Consejería de Economía y Conocimiento de la Junta de Andalucía.
Al igual que los sonidos audibles se diferencian en tonos, graves o agudos, los ultrasonidos también incluyen tonos diferentes en función de la frecuencia de la onda. En su próximo trabajo, los investigadores continuarán las mediciones con un rango mayor de frecuencias ultrasónicas que aportarán una información más detallada sobre el medio submarino.
Referencia: Cañete, Francisco J.; López-Fernández, Jesús; García-Corrales, Celia; Sánchez, Antonio; Robles, Encarnación; Rodrigo, Francisco J.; Paris, José F. ‘Measurement and Modeling of Narrowband Channels for Ultrasonic Underwater Communications’. Sensors 2016 Feb 19;16(2). http://dx.doi.org/10.3390/s16020256
Imágenes:
De izquierda a derecha, los investigadores José París, Antonio Sánchez y Jorge Molina.
https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/26046988624/in/dateposted-public/
Los equipos utilizados en las mediciones se introducen en las ‘neveras’ blancas y se sumergen en el agua.
https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/26626226556/in/dateposted-public/
Plataforma petrolífera (el mantenimiento de estas plataformas son una de las aplicaciones de las comunicaciones submarinas) / Wikipedia
https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/26559628552/in/dateposted-public/
Trabajos bajo el mar / Wikipedia
https://www.flickr.com/photos/fundaciondescubre/26626226276/in/dateposted-public/
Más información:
FUNDACIÓN DESCUBRE
Departamento de Comunicación
Teléfono: 954239422
Últimas publicaciones
La ciencia, esa palabra que resulta tan común y a la vez tan compleja. Se trata de uno de los pilares fundamentales del mundo moderno, gracias al cual se ha dado respuesta a innumerables incógnitas y se ha moldeado el curso de la historia humana. El científico español Severo Ochoa ya lo decía: “la ciencia siempre vale la pena, porque sus descubrimientos, tarde o temprano, siempre se aplican”. La comprensión de la gravedad que sostiene los planetas en sus órbitas o la creación de vacunas que han salvado millones de vidas, son solo algunos de los hallazgos con los que la ciencia ha guiado nuestra historia hacia el progreso. ¿Quieres entender un poco más, y mejor, qué es realmente la ciencia?
Un equipo de investigación de la Universidad de Jaén ha definido el papel de dos reguladores del proceso por el que se forma el corazón. Este descubrimiento contribuye a su comprensión y plantea posibles aplicaciones futuras en medicina regenerativa, como la reparación del daño provocado tras un infarto.
Un consorcio internacional ha elaborado los primeros atlas celulares que reconstruyen cómo se forma y madura este órgano desde el ratón hasta el ser humano. Un total de 12 estudios, publicados en Nature, describen cómo los tipos de células nerviosas emergen y se diversifican en oleadas, lo que permitirá identificar las etapas críticas en las que se gestan enfermedades como el autismo o la esquizofrenia.
Sigue leyendo
