Comunicações Óticas de Alto Débito Subaquáticas

• Autor(a) principal: Araújo, João Henrique Melro
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/14997
• topic: Comunicações óticas sem fios; Comunicações óticas subaquáticas; Díodo LASER; Fotodíodo; Módulo transmissor ótico; Módulo recetor ótico; Laser Diode; Optical Receiver Module; Optical Transmitter Module; Optical Wireless Communications; Photodiode; Underwater Optical Communications

Nos últimos anos tem surgido um elevado interesse nas comunicações óticas sem fios subaquáticas, motivado pela crescente escassez dos recursos naturais existentes. Uma vez que a água é o elemento mais abundante à superfície da Terra e nela estão presentes os recursos naturais marinhos, torna-se importante que os países garantam o seu acesso e aproveitamento, de forma a explorá-los de forma sustentável. Para efetuar a sua monitorização e controlo são utilizados veículos subaquáticos não tripulados em aplicações diversas, desde a recolha de dados provenientes dos sensores subaquáticos à captação de imagens de vigilância de intrusões subaquáticas. De modo a tornar possível as muitas aplicações destes veículos, é necessário dotar os mesmos de um sistema de comunicações sem fios de alto débito, com vista a viabilizar a descarga dos dados em tempo útil. A solução proposta nesta dissertação é baseada num sistema de comunicações óticas, uma vez que estas mostram-se bastante viáveis para a aplicação em questão, em detrimento dos sistemas acústicos e de radiofrequência, que apresentam bastantes limitações em termos de custo, velocidade de propagação das ondas e largura de banda disponível, que se traduz na taxa de transmissão de dados. De modo a tornar possível o desenvolvimento do referido sistema, nesta dissertação são apresentadas as várias etapas do seu projeto, nomeadamente o dimensionamento, simulação, fabricação e prototipagem dos módulos recetor e transmissor ótico e de todos os blocos a eles associados, que tornou possível efetuar a validação experimental do sistema proposto. O sistema de comunicações óticas foi alvo de uma avaliação experimental realizada em laboratório através da propagação do sinal ótico em espaço livre e em meio subaquático, com recurso a um tanque cheio de água. Após o sinal ótico se propagar ao logo do canal de comunicação, foi possível avaliar a qualidade da transmissão no recetor, tendo sido medida a sua resposta em frequência, a magnitude do vetor de erro associada á modulação utilizada e a taxa de bits errados, para ambos os cenários de propagação. Os resultados obtidos foram muito satisfatórios e dado que foi possível obter taxas de transmissão na ordem de Gbit/s, pode afirmar-se que foi possível validar com sucesso o funcionamento do sistema de comunicações óticas de alto débito subaquáticas.