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Comunicação Subaquática. Autor : Daniel Vega Simões Professores : Luis Henrique Maciel Costa e Otto Muniz Bandeira Duarte Disciplina : Redes de Computadores II. Outubro 2008. Índice. Motivação Desafios do Meio Comunicação Subaquática Tendências Futuras Conclusão - PowerPoint PPT Presentation
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Comunicação Subaquática
Autor: Daniel Vega SimõesProfessores: Luis Henrique Maciel Costa e Otto Muniz Bandeira DuarteDisciplina: Redes de Computadores II
Outubro 2008
Índice•Motivação•Desafios do Meio•Comunicação Subaquática•Tendências Futuras•Conclusão•Perguntas e Respostas•Bibliografia
Motivação•Abordagem Atual
▫Dispositivos no fundo do lago ou mar▫Coleta de dados por tempo determinado▫Recuperação dos dispositivos
Motivação•Vantagens
▫Dispositivos mais simples▫Preço mais acessível
•Desvantagens▫Dados coletados apenas no fim da
campanha▫Impossível reconfigurar os dispositivos▫Restrição de capacidade de
armazenamento▫Qualquer falha compromete toda a
campanha
Motivação•Solução Comunicação Subaquática
▫Formação de uma rede subaquática Comunicação entre os nós
▫Comunicação entre os nós e uma base terrestre
Motivação•Aplicações
▫Dados oceanográficos Ex: corrente marítima, temperatura,
salinidade Prevenção de catástrofes naturais
▫Militares Submarinos
Motivação•Aplicações
▫Exploração, perfuração e produção de petróleo e gás Posicionamento de equipamentos Condições subaquáticas Auxílio à navegação
▫Ambientais Ex: pH, salinidade, poluentes químicos Fiscalização
Desafios do Meio•Comunicação eletromagnética e óptica
▫Pouco eficientes▫Eletromagnética
Atenuações Alta potência e baixa frequência Grandes
antenas▫Ópticas
Absorção da luz pelo meio Difrações Alinhamento
Desafios do Meio•Melhor opção Comunicação Acústica
▫Limitações Banda passante Maior distância
Maior absorção
Desafios do Meio•Melhor opção Comunicação Acústica
▫Limitações Velocidade da onda eletromagnética no ar
300.000 km/s Velocidade do som na água
1500 m/s Latência Maior número de colisões Ex: nós separados de 150 metros 100 ms
Desafios do Meio•Melhor opção Comunicação Acústica
▫Limitações Reverberações Alta taxa de erros
Desafios do Meio•Melhor opção Comunicação Acústica
▫Limitações Bateria
Dificuldade de troca Custos com transporte e equipamentos
Comunicação Subaquática•Camadas de Comunicação em Rede
Comunicação Subaquática•Camada Física
▫Funções Transmissor Conversão de bits em sinais Receptor Conversão de sinais em bits
▫Comunicação Acústica SOund NAvigation and Ranging (SONAR)
Comunicação Subaquática•SONAR
▫Presença de obstáculos para os navios▫Comunicação com código Morse em
submarinos▫Presença de navios inimigos em território
nacional▫SONAR ativo e SONAR passivo
Comunicação Subaquática•SONAR ativo
▫Semelhante ao sistema de localização e comunicação de morcegos e golfinhos
▫Criação de um pulso de som▫Escuta do eco do som refletido pelo objeto▫Distância calculada pela medida do tempo
de ida e volta do pulso
Comunicação Subaquática•SONAR ativo
Comunicação Subaquática•Camada de Enlace
▫Funções Transmissor Dividir pacotes em quadros
Ex: tamanho do quadro, número de sequência etc
Receptor Verificar integridade dos quadros Cyclic Redundancy Check (CRC)
Receptor Montar os quadros na ordem certa
Comunicação Subaquática•Camada de Enlace
▫Controle de Acesso Múltiplo ao Meio▫Métodos
Frequency Division Multiple Access (FDMA) Faixa de frequência exclusiva para cada nó Inviável devido à banda passante
Time Division Multiple Access (TDMA) Divisão em intervalos de tempo Inviável devido à latência e à necessidade de
sincronismo
Comunicação Subaquática•Camada de Enlace
▫Controle de Acesso Múltiplo ao Meio▫Métodos
Code Division Mutiple Access (CDMA) Inserção de códigos de pseudo-ruído nas
transmissões Utilização da mesma faixa de frequência
Comunicação Subaquática•Camada de Enlace
▫Protocolos ALOHA S-ALOHA CSMA CSMA-CD Outros
Comunicação Subaquática•Camada de Rede
▫Pró-ativos, reativos ou geográficos Pró-ativos
Atualização e divulgação constante das tabelas Sobrecarga da rede Não recomendado
Reativos Fazem a rota quando necessário Maior latência e sobrecarga Não recomendado
Geográficos Localização conhecida Falta de GPS Não viável ainda
Tendências Futuras•Camada Física
▫Controle automático da potência de transmissão•Camada de Enlace
▫CDMA com soluções que permitam hibernação•Camada de Rede
▫Múltiplos Saltos•Baterias
▫Dispositivos mais autônomos•Preços
▫Queda dos preços devido à difusão da tecnologia
Conclusão•Tecnologia em desenvolvimento
▫Custo elevado▫Padrões não definidos
•Grande potencial▫Grande número de aplicações científicas e
comerciais
Comunicação Subaquática
Autor: Daniel Vega SimõesProfessores: Luis Henrique Maciel Costa e Otto Muniz Bandeira DuarteDisciplina: Redes de Computadores II
Outubro 2008
Perguntas e Respostas•Qual o método utilizado atualmente para
coleta de dados subaquáticos? Cite algumas vantagens de desvantagens.
Perguntas e Respostas•Qual o método utilizado atualmente para
coleta de dados subaquáticos? Cite algumas vantagens de desvantagens.
•Cite 2 aplicações práticas das redes subaquáticas.
Perguntas e Respostas•Qual o método utilizado atualmente para
coleta de dados subaquáticos? Cite algumas vantagens de desvantagens.
•Cite 2 aplicações práticas das redes subaquáticas.
•Quais os problemas que ocorrem com as ondas eletromagnéticas e a comunicação óptica nos meios subaquáticos?
Perguntas e Respostas•No que se baseia o funcionamento do
SONAR?
Perguntas e Respostas•No que se baseia o funcionamento do
SONAR?
•Quais os 2 problemas que inviabilizam a utilização do método TDMA para controle de acesso ao meio?
Bibliografia• [1] Sozer, E.M., Stojanovic, M., e Proakis, J.G. (2000). "Underwater Acoustic
Networks" em IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 25, No. 1.• [2] Heidemann, J., Ye, W., Wills, J., Syed, A., e Li, Y. "Research Challenges and
Applications for Underwater Sensor Networking". Information Sciences Institude, University of Southern California.
• [3] Proakis, J.G., Sozer, E.M., Rice, J.A., Stojanovic, M. (Nov. 2001). "Shallow Water Acoustic Networks" em IEEE Communications Magazine, páginas 114-119.
• [4] Akyildiz, I.F., Pompili, D., e Tommaso, M. "Challenges for Efficient Communication in Underwater Acoustic Sensor Networks". Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA.
• [5] Partan, J., Kurose, J., e Levine, B.N. (2007). "A Survey of Practical Issues in Underwater Networks" em Mobile Computing and Communications Review, Vol. 11, No. 4, páginas 23-33.
• [6] Penteado, D., Costa, L. H. M. K., Pedroza, A. C. P., e Duarte, O. C. M. B. (2008). "Redes Acústicas de Sensores Subaquáticos: Estado da Arte, Desafios e Tendências". Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ.
Comunicação Subaquática
Autor: Daniel Vega SimõesProfessores: Luis Henrique Maciel Costa e Otto Muniz Bandeira DuarteDisciplina: Redes de Computadores II
Outubro 2008