Ultra-low-cost y ultra-low-power, módems acústicos en miniatura que utilizan técnicas de espectro ensanchado tolerantes a la multipath
Autores: Sherlock, Benjamin; Morozs, Nils; Neasham, Jeffrey; Mitchell, Paul
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Ultra-low-cost y ultra-low-power, módems acústicos en miniatura que utilizan técnicas de espectro ensanchado tolerantes a la multipath
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Redes de sensores submarinos
Módems acústicos
Señalización de espectro expandido
Señales de múltiples trayectorias
Tecnología de comunicación
Internet de las Cosas Submarinas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Para permitir redes de sensores submarinos densas a gran escala y a largo plazo o Internet de las Cosas Submarinas (IoUT), esta investigación investiga nuevas formas de onda y prototipos experimentales para comunicaciones robustas en módems acústicos en miniatura de ultra bajo costo y ultra bajo consumo de energía. Se utiliza señalización ortogonal M-ary de espectro expandido (MOS) con símbolos construidos a partir de subsecuencias de códigos seudorandom largos. Esto descorrelaciona las señales de multipropagación, incluso cuando la dispersión temporal abarca muchos símbolos, por lo que se presentan como ruido aleatorio. Se creó una implementación de módem acústico prototipo altamente ingeniosa y miniaturizada, para la banda de 24 kHz-32 kHz, con bajo consumo de energía en recepción (12.5 mW) y potencia de transmisión de 3 km en lagos y >2 km en el mar, incluida la multipropagación severa. En las pruebas del lago de una red de sensores de 7 nodos, multi-salto, con protocolo TDA-MAC, la entrega de paquetes fue cercana al 100% para todos los nodos. Las pruebas de nodos de sensores acústicos en el Mar del Norte lograron una entrega de datos del 99.5% durante un período de 3 meses y una amplia gama de condiciones marinas. La modulación y el hardware han demostrado ser confiables en una variedad de entornos submarinos. El rango y la capacidad competitivos con bajo costo y bajo consumo de energía son atractivos para redes operadas con baterías a gran escala y a largo plazo. Esta investigación ha entregado una tecnología de comunicación viable y asequible para futuras aplicaciones de IoUT.
Descripción
Para permitir redes de sensores submarinos densas a gran escala y a largo plazo o Internet de las Cosas Submarinas (IoUT), esta investigación investiga nuevas formas de onda y prototipos experimentales para comunicaciones robustas en módems acústicos en miniatura de ultra bajo costo y ultra bajo consumo de energía. Se utiliza señalización ortogonal M-ary de espectro expandido (MOS) con símbolos construidos a partir de subsecuencias de códigos seudorandom largos. Esto descorrelaciona las señales de multipropagación, incluso cuando la dispersión temporal abarca muchos símbolos, por lo que se presentan como ruido aleatorio. Se creó una implementación de módem acústico prototipo altamente ingeniosa y miniaturizada, para la banda de 24 kHz-32 kHz, con bajo consumo de energía en recepción (12.5 mW) y potencia de transmisión de 3 km en lagos y >2 km en el mar, incluida la multipropagación severa. En las pruebas del lago de una red de sensores de 7 nodos, multi-salto, con protocolo TDA-MAC, la entrega de paquetes fue cercana al 100% para todos los nodos. Las pruebas de nodos de sensores acústicos en el Mar del Norte lograron una entrega de datos del 99.5% durante un período de 3 meses y una amplia gama de condiciones marinas. La modulación y el hardware han demostrado ser confiables en una variedad de entornos submarinos. El rango y la capacidad competitivos con bajo costo y bajo consumo de energía son atractivos para redes operadas con baterías a gran escala y a largo plazo. Esta investigación ha entregado una tecnología de comunicación viable y asequible para futuras aplicaciones de IoUT.