Comunicazione Acustica Subacquea con Nodi Mobili: Prestazioni e Sensitivita' ai Parametri Ambientali

Sommario Il lavoro svolto nel corso di questa tesi consiste nell’analisi della comunicazione di una rete acustica subacquea, per il monitoraggio continuo e la sorveglianza di infrastrutture critiche marine e marittime. Il sistema è stato sviluppato all’interno del progetto denominato Underwater Acoustic Network - UAN e la tesi in esame prende in considerazione alcuni test effettuati nella zona di Trondheim, Norvegia, dal 23 al 27 Maggio 2011. La rete testata comprendeva fino a quattro nodi fissi e tre nodi mobili, di cui due posizionati su veicoli autonomi subacquei. Questi componenti erano integrati in un sistema di protezione globale, che includeva anche sensori di superficie. La tesi analizza i dati forniti da questo esperimento per elaborare l’andamento delle prestazioni nel tempo e per verificare la loro sensitività ai parametri ambientali. A tale scopo si sono effettuate alcune analisi preliminari, come la batimetria della zona di interesse, l’andamento dei profili delle caratteristiche della colonna d’acqua, ovvero temperatura, salinità, densità e velocità del suono, le condizioni meteorologiche, i percorsi effettuati dai componenti mobili e le velocità raggiunte. Le prestazioni della rete sono valutate in termini di Packet Loss - PL e Round Trip Time - RTT, misurati a livello middleware e a livello applicazione. I risultati evidenziano che questi parametri non vengono influenzati dalla distanza percorsa dal segnale o dall’esecuzione da parte dei nodi mobili di comandi inviati dal sistema di controllo. Invece le simulazioni effettuate con i programmi AcTUP e BELLHOP, attraverso l’elaborazione dell’andamento della Trasmission Loss Incoherent - TLI, rivelano una dipendenza dalle variazioni dei profili delle caratteristiche durante l’arco delle giornate. Abstract The work done during this dissertation consist in analyze the communication of an underwater acoustics network, for continuous monitoring and surveillance of critical marine infrastructure. The system has been developed within the "Underwater Acoustic Network - UAN" project and this mentioned dissertation consider some tests carried out in the area of Trondheim, Norway, on May 23-27 2011. The network included up to four fixed nodes and three mobile nodes, in which two of them were fixed on autonomous underwater vehicles. These components were integrated into a global protection system, which also included surface sensors. This dissertation analyzes information taken from this experiment to develop performance trends over time and to verify their sensitivity to environmental parameters. For this purpose we have carried out some preliminary analysis, such as bathymetry of the experimental area, performance of the water column profiles (temperature, salinity, density and sound speed), weather conditions, routes taken by moving devices and the reached speeds. The network performances are evaluated in terms of Packet Loss - PL and Round Trip Time - RTT, measured at middleware level and application level. The results shows that these parameters are not influenced by the distance traveled by the signal or by the mobile nodes execution of commands sent by the control system. Instead, the simulations carried out with the programs AcTUP and BELLHOP, through the processing of Transmission Loss Incoherent - TLI trend, reveal a correlation with the changes of water column profile throughout the course of the days