Wireless Underwater Broadband and Long Range Communications using Underwater Drones as Data Mules

The underwater communications are essential for the operation and collect large amounts of data (video and images) obtained by Autonomous Underwater Vehicles (AUVs) and remotely controlled underwater vehicles (ROVs) in inspection and monitoring missions at sea. Acoustic waves, despite the high range, allow only narrowband communications, which prevents quick and effective transfer of data. On the other hand, aquatic environment, in particular salt water, severely limits the scope of networks based on electromagnetic waves, having such a range of radius of a few meters. This thesis aims to study and evaluate the use of small vehicles (underwater drones - date mules) capable of transporting data across networks with tolerance to delay (Delay-Tolerant Networks - DTN) between a transmitter and an underwater receiver, taking advantage of high transfer rates at close range. The student must implement a file transfer application that can tolerate high delays in the delivery of information packages. The application will be tested in the underwater environment using the large tank available at INESC TEC and tight cylinder, and compared with simulation results for this scenario. 163/5000 This thesis also presupposes the elaboration of a scientific article for publication in a conference or magazine to disseminate the relevant results of the work.As comunicações subaquáticas são essenciais para a operação e recolha de grandes quantidades de dados (vídeo e imagens) obtidas por Veículos Autónomos Subaquáticos (AUVs) e por veículos subaquáticos controlados remotamente (ROVs) em missões de inspeção e monitorização no mar. As ondas acústicas, apesar do elevado alcance, permitem apenas comunicações de banda estreita, o que inviabiliza a transferência desses dados de forma rápida e eficiente. Por outro lado, o meio aquático, em especial a água salgada, limita severamente o alcance das redes baseadas em ondas eletromagnéticas, tendo estas um raio de alcance de apenas alguns metros. Nesta tese pretende-se estudar e avaliar a utilização de pequenos veículos (drones subaquáticos - data mules) capazes de transportar dados através de redes tolerantes ao atraso (Delay-Tolerant Networks - DTN) entre um emissor e um recetor subaquático, tirando partido das elevadas taxas de transferência a curto alcance. O estudante deverá implementar uma aplicação de transferência de ficheiros capaz de tolerar elevados atrasos na entrega de pacotes de informação. A aplicação será testada em ambiente subaquático recorrendo ao tanque de grandes dimensões disponível no INESC TEC e a cilindros estanques, e comparada com resultados de simulação para esse cenário. Esta tese pressupõe também a elaboração de um artigo científico para publicação em conferência ou revista para disseminação dos resultados relevantes do trabalho