Un equipo de ingenieros del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (APL), en Laurel, Maryland, ha demostrado con éxito un gran ancho de banda, sistema de comunicaciones ópticas de espacio libre (FSO) entre dos barcos en movimiento, demostrar la utilidad operativa de la tecnología FSO en el entorno marítimo.

Juan Juárez, el líder técnico del equipo que desarrolla la tecnología, dijo que APL es la primera organización en operar con éxito una capacidad de comunicaciones ópticas de alta capacidad (hasta 10 gigabits por segundo) en movimiento, a bordo de barcos en el mar, y en entornos difíciles cercanos a la costa.

"Demostramos anchos de banda que eran varios órdenes de magnitud más altos que toda la capacidad actual de comunicaciones de radiofrecuencia [RF] en los buques de la Armada, y en rangos más largos que la tecnología FSO previamente demostrada para aplicaciones marítimas, "Dijo Juárez." Esto equivale a tener hasta 2, 000 usuarios que miran simultáneamente secuencias de vídeo de alta definición a través del enlace óptico ".

El laboratorio demostró su último sistema de factor de forma compacto en el ejercicio Trident Warrior 2017, un evento anual donde los marineros prueban las últimas innovaciones en sistemas de guerra naval y brindan comentarios sobre esos sistemas a los comandantes y desarrolladores.

Mantenerse en contacto

Los barcos de la Armada suelen utilizar sistemas de RF para comunicarse, pero la Armada también busca medios alternativos de comunicación en caso de que para técnico, razones operativas o ambientales, la transmisión de radio no está disponible. "Las plataformas navales necesitan cada vez más operar de manera efectiva en condiciones de control de emisiones o RF reducida mientras mantienen su ventaja táctica y conciencia de la situación, "señaló Juárez.

Los sistemas de comunicación óptica de espacio libre, que utilizan la transmisión inalámbrica para entregar señales de datos ópticos a altas velocidades de bits, ofrecen una atractiva capacidad de comunicación adjunta a las comunicaciones convencionales de RF y microondas al proporcionar altas velocidades de datos seguras fuera del espectro de RF convencional.

Existen sistemas FSO comerciales, pero por lo general no abordan las necesidades de defensa, Juárez dijo:"específicamente en términos de movilidad del sistema, rango de enlace, y velocidad de datos mientras se opera en el entorno terrestre altamente centelleante, especialmente cerca del agua. "Los sistemas de demostración de FSO previamente construidos para aplicaciones de defensa terrestre han sido demasiado grandes, o le faltaba la movilidad, tasas de transferencia de datos, o rangos para ser prácticos en plataformas navales.

Sobre tierra y mar

El sistema de APL supera muchos de estos desafíos. La primera semana de pruebas fue de barco a tierra, desde la embarcación a motor (M / V) Merlin frente a la costa de la Base Naval Point Loma, San Diego, al estacionamiento de la Sede de la Tercera Flota. El equipo logró más de 14 horas de tiempo de conexión, incluso durante 4 a 6 pies en alta mar; 1-2 gigabits de transporte de datos sin errores a distancias superiores a 25 kilómetros; comunicaciones de voz a más de 35 kilómetros; mensajería de chat a 45 kilómetros, la línea de visión máxima disponible; y repetible, readquisiciones semiautomáticas en todo el rango de visibilidad directa.

También durante esa primera semana, Vicealmirante Nora Tyson, comandante de la Tercera Flota de EE. UU. visitó el sitio de prueba en tierra y fue informado por el equipo de la nave a través del enlace óptico, la primera vez que un almirante de tres estrellas celebró una videoconferencia a través de un enlace óptico.

"Las condiciones climáticas durante las dos semanas de pruebas fueron típicas del 'June Gloom' de San Diego y le dieron al equipo de APL muchas oportunidades para demostrar que nuestra tecnología FSO puede operar incluso a través de algunos niveles de niebla y neblina, "Dijo Juárez." Mientras la capa de niebla estaba presente, se lograron enlaces de más de 10 kilómetros, a pesar de que la visibilidad a veces se redujo a 2-3 kilómetros ".

Durante la segunda semana de prueba, el segundo conjunto de hardware se instaló a bordo del Sea Hunter, un buque no tripulado autónomo de ruta continua (ACTUV) desarrollado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) y la Oficina de Investigación Naval. El Sea Hunter fue tripulado temporalmente por una tripulación de Comando de Guerra Espacial y Naval de seis personas además del equipo de prueba APL para esta demostración.

Se lograron múltiples enlaces entre los dos barcos en olas de 3 a 5 pies, más de 10 kilómetros de alcance, con ACTUV Sea Hunter a 24 nudos y M / V Merlin a 12 nudos en una formación de "V" que permitió que los barcos se separaran rápidamente entre sí, mientras se mantienen los enlaces a diferentes velocidades y movimientos.

"A pesar de los mares que tenían ambos barcos moviéndose con el oleaje, el vínculo se mantuvo sólido, ", Dijo Juárez. El equipo de FSO experimentó un importante rocío de mar, y la omnipresente capa de niebla marina de San Diego agregó un desafío adicional a los enlaces de barco a barco. Sin embargo, Se lograron velocidades de datos por primera vez de hasta 7,5 gigabits a través de un enlace entre dos buques.

Tecnología revolucionaria

APL's compacto, El sistema de demostración móvil FSO es la culminación de más de una década de logros de laboratorio en el campo de la óptica del espacio libre.

APL lideró el exitoso Experimento de Red Experimental Óptica de Espacio Libre de DARPA (FOENEX) para probar en campo sistemas de comunicaciones de alto ancho de banda, integrando FSO y tecnología de radiofrecuencia en una red aerotransportada en malla. "Después de FOENEX decidimos invertir en el desarrollo de un sistema para demostrar que un compacto, El sistema de óptica de espacio libre podría operar en el entorno naval altamente desafiante, ", Dijo Juárez." Como lo demostró APL en Trident Warrior 2017, La tecnología FSO es finalmente viable, tecnología de comunicación sin RF para plataformas de la Marina de los EE. UU. "

"El rendimiento demostrado de los sistemas de comunicaciones láser de APL abre varias aplicaciones potenciales, ", dijo Mike White, Jefe del Sector de Defensa Aérea y de Misiles de APL." Estamos deseando trabajar con patrocinadores y combatientes para desarrollar aún más esta tecnología revolucionaria ".