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Comunicações Óticas de Alto Débito Subaquáticas
| dc.contributor.advisor | Pereira, Francisco José Dias | |
| dc.contributor.author | Araújo, João Henrique Melro | |
| dc.date.accessioned | 2019-12-03T10:34:53Z | |
| dc.date.available | 2022-10-21T00:30:54Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.description.abstract | 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. | pt_PT |
| dc.description.abstract | In recent years, there has been a growing interest in underwater wireless optical communications, motivated by the scarcity of existing natural resources. Since water is the most abundant element on the earth's surface, countries must ensure access to and use of the marine natural resources, in order to exploit them sustainably. Unmanned underwater vehicles are used for their monitoring and control in a variety set of applications, from collecting data from underwater sensors to capturing surveillance images of possible underwater intrusions. In order to make the many applications of these vehicles possible, it is necessary to provide them with a high-speed wireless communications system to allow the data to be downloaded in a timely manner. The proposed solution presented in this thesis is based on an optical communications system, since they are quite viable for this application, in comparison to the acoustic and radio frequency systems, which have a few limitations in terms of cost, speed of propagation and available bandwidth, which directly affects the transmission bit rate. In order to make possible the design of such a system, this thesis describes the plan, simulation, fabrication, and prototyping of the optical receiver and transmitter modules, and all the associated blocks, which made it possible to perform experimental validation of the overall system. An experimental evaluation of the optical communications system was carried out in the laboratory, through the propagation of the optical signal in free-space and underwater, using a water tank. After the propagation of the optical signal along the communication channel, it was possible to evaluate the quality of the transmission in the receiver, measuring its frequency response, error vector magnitude related to the used modulation, and the bit error rate in both propagation scenarios. Thanks to the positive obtained results even for transmission rates in the order of gbit/s, it was possible to successfully validate the performance of the underwater high-speed optical communication system. | pt_PT |
| dc.identifier.tid | 202295974 | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.22/14997 | |
| dc.language.iso | por | pt_PT |
| dc.subject | Comunicações óticas sem fios | pt_PT |
| dc.subject | Comunicações óticas subaquáticas | pt_PT |
| dc.subject | Díodo LASER | pt_PT |
| dc.subject | Fotodíodo | pt_PT |
| dc.subject | Módulo transmissor ótico | pt_PT |
| dc.subject | Módulo recetor ótico | pt_PT |
| dc.subject | Laser Diode | pt_PT |
| dc.subject | Optical Receiver Module | pt_PT |
| dc.subject | Optical Transmitter Module | pt_PT |
| dc.subject | Optical Wireless Communications | pt_PT |
| dc.subject | Photodiode | pt_PT |
| dc.subject | Underwater Optical Communications | pt_PT |
| dc.title | Comunicações Óticas de Alto Débito Subaquáticas | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |
| thesis.degree.name | Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores - Telecomunicações | pt_PT |