IX Simposio Polar

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04Sep

Estos próximos días tiene lugar el IX Simposio Polar del 5 al 7 de Setiembre en Madrid, al cuál asistiremos para presentar nuestro proyecto de redes de sensores de muy largo alcance en la Antártida utilizando tecnología NVIS.

Nuestro proyecto, se basa en comunicaciones de HF o de onda corta (3-30 MHz), que tradicionalmente se han utilizado para transmisiones de muy larga distancia, que permiten comunicar con cualquier parte del globo bajo determinadas condiciones. En este caso la onda de radio debe salir en una dirección prácticamente paralela al horizonte. La incidencia vertical se ha venido utilizando para el estudio de la densidad electrónica de las diferentes capas de la ionosfera, proporcionando una información importante tanto desde el punto de vista de la geofísica, como para aquellos sistemas de comunicaciones altamente influenciados por la ionosfera, como las comunicaciones por satélite y los sistemas de radionavegación, como GPS y Galileo. En los últimos años, ha crecido el interés por las comunicaciones por reflexión ionosférica de incidencia casi vertical (Near Vertical Incidence Skywave – NVIS). En esta técnica, se incide de forma casi vertical en la ionosfera con una frecuencia por debajo de la frecuencia crítica de la capa F2, obteniendo alcances de hasta 250 Km, que son mucho mayores de los obtenidos en la banda de VHF y UHF. Además, como la señal viene de arriba, no se requiere visión directa entre transmisor y receptor. Las comunicaciones NVIS son una alternativa excelente para aplicaciones civiles, tanto en situaciones de desastre natural como en países en vías de desarrollo. Cuando acontece un desastre natural, acostumbran a fallar todos los sistemas de comunicación que requieren infraestructuras de operador, mientras que con NVIS la comunicación siempre es posible. Esta situación también es extrapolable a casos de violencia terrorista. En los países en vías de desarrollo, muchas personas viven aisladas en aldeas muy alejadas de la ciudad más cercana en zonas de orografía complicada. En este entorno, las comunicaciones NVIS son una alternativa que abre la puerta a la mensajería, sistemas de alerta, así como proyectos formativos y de e-health. El punto más crítico de las comunicaciones en la banda de HF es el tamaño voluminoso de las antenas. En los últimos años han aparecido antenas compactas que presentan unas pérdidas moderadas y que pueden ser utilizadas si en el otro extremo de la comunicación se instala una antena grande con ganancia positiva. Con una antena de menor tamaño, y un consumo eléctrico muy moderado debido a que la potencia necesaria es mucho menor que en los enlaces de larga distancia, la idea de diseñar sensores muy remotos que se comunican mediante tecnología NVIS cobra sentido.

El proyecto “Transmisión optimizada en HF para enlaces NVIS para sensores remotos en la Antártida” (ENVISERA) investiga el despliegue de una red de sensores de baja potencia que se comunican con la Base Antártica Española Juan Carlos I mediante la técnica NVIS. Esto amplia enormemente el área de influencia de la base, ya que los sensores pueden situarse a distancias de hasta 250 Km, hasta ahora impensables. Si la distancia fuera mayor, un sensor en una localización intermedia podría hacer de repetidor y encaminar la información hacia su destino. Por tanto, estaríamos hablando de distancias muy grandes que podrían comunicar la base incluso con puntos muy alejados del continente antártico. El sistema también permite agrupar la información de varios sensores vecinos y enviarla como un único paquete de información a la Base a través del nodo NVIS. Como esta técnica depende totalmente del estado de la ionosfera en cada instante, y esto depende fuertemente de la actividad solar, la elección de la frecuencia óptima en cada momento es un aspecto clave. El proyecto investiga diferentes aspectos de este sistema de comunicación para sensores remotos, en particular: i. La variabilidad horaria, diaria y mensual del canal, ii. Nuevas formas de transmisión que optimicen la eficiencia en sistemas muy limitados en potencia, iii. Técnicas de enrutamiento para redes de sensores en entornos donde no siempre todos los nodos pueden estar activos y las latencias pueden ser grandes. Actualmente ya disponemos de un demostrador entre Cambrils y Barcelona (100 km) funcionado de forma continua, y pretendemos instalar un prototipo en los alrededores de la Base Antártica durante la campaña 2018-2019. El proyecto ENVISERA, con referencia CTM2015-68902-R (MINECO/FEDER), ha sido financiado por el Programa Estatal de Investigación del Ministerio de Economía y Competitividad y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Póster presentado en el IX Simposio Polar

Póster presentado en el IX Simposio Polar

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