Diseño de sistema óptico inalámbrico para medio acuático

Debido a la fuerte demanda de comunicaciones inalámbricas mediante ondas electromagnéticas, el espectro radioeléctrico se encuentra saturado hoy en día y resulta necesario buscar alternativas en otros rangos del espectro. La comunicación óptica es una posibilidad y una de las aplicaciones de la comunicación óptica es el enlace con drones submarinos, los cuales tienen cada vez más importancia. Pues alcanzan profundidades que resultan difíciles para los seres humanos y se pueden utilizar para la recopilación de informaciones relevantes en el entorno submarino. En este proyecto fin de grado se procede a diseñar un sistema de comunicación óptica inalámbrica para el medio acuático, de bajo coste, de bajo consumo y que sea capaz de transmitir y recibir datos de manera eficiente. En el diseño se abarcará tanto el diseño de los circuitos eléctricos del transmisor y receptor óptico como el diseño del medio acuático simulado. Para la medición de la calidad del sistema se ha empleado una placa de desarrollo Arduino. Se genera con ello una secuencia pseudoaleatoria de datos para la transmisión y a su vez hace la función de comparar los datos recibidos con la secuencia original transmitida, y así calcula la tasa de bits erróneas. Aunque una información más relevante que la tasa de bits erróneas es la atenuación de la señal recibida en el medio acuático. El agua puro tiene pocos efectos de atenuación para la transmisión óptica. Sin embargo, las materias disueltas como la sal o partículas en suspensión contribuyen en mayor porcentaje en la atenuación de la señal óptica. Otro aspecto observado es que, al utilizar lente como sistema de concentración óptico, el ajuste del fotodetector en el foco de la lente convergente es muy delicado, pequeños desajustes de enfoque pueden hacer que la conexión se pierda. A pesar de la atenuación del agua para la señal óptica, el sistema consigue realizar una transferencia de fichero con cables de comunicación por puerto serie en un medio acuático de salinidad de 10 g/L. Abstract: Since the highly demand of the wireless communications by electromagnetic waves, the radio spectrum is saturated nowadays and it seems to be necessary to look for new possibilities in other bands of the spectrum. The optical communication is one of the possibilities and it has a wide application area. Nowadays, the unmanned autonomous vehicles have an increasingly importance, because these robots can reach deeper depth and collect lots of information in the aquatic medium. And the optical communication seems to be an appropriate way to connect with these devices. In this final degree project, it will be presented the design of an underwater optical wireless communication system, which includes the designing of electric circuits both the transmitter part and the receiver part, and the designing of the aquatic medium. It’s a low price and low consumption system, but efficient to transmit and receive data in water. For measuring the quality of the entire system, an Arduino development tool is used. It generates a pseudo-random sequence of input data which is introduced to the optical transmitter and at the same time, it compares the received data from the optical receiver with the original data, then it computes the bit error rate. Although a more relevant information than the bit error rate is the attenuation presented in the aquatic medium. The pure water has few effects of attenuation to the optical transmission. Nevertheless, dissolved matters such as salt or suspended particles contribute in greater percentage in the attenuation of the optical ray. Another important aspect to taking into account are the lenses. As a converging lens is used to concentrate the optical ray, the finest adjustment of the photodetector in the focus point of the lens could vary the communication’s quality a lot. Despite of the attenuation introduced to the optical signal in water, the designed system achieved to transfer a file by serial port communication under the condition of salinity of 10 g/L