Il progetto focalizzato di RESTART F16 – AquaSmartt fornisce un forte impatto tecnologico innovativo, definendo le tecnologie di comunicazione che meglio consentono la comunicazione in acque poco profonde, la comunicazione in superficie e la comunicazione attraverso il confine tra acqua e aria.
L’uso di questi sistemi di comunicazione può diventare la tecnologia abilitante per molti tipi di installazioni di reti di sensori.
Il progetto si concentra sul monitoraggio degli effetti dei cambiamenti climatici, della qualità dell’acqua, della biodiversità e dell’erosione costiera, ma può essere adattato al monitoraggio delle infrastrutture costiere che preservano le coste da inondazioni e maremoti, come le dighe del MOSE nella laguna di Venezia.
AquaSmartt fa parte dello Spoke 6 – Innovative Architectures and Extreme Environments
PI di progetto: Michele Zorzi
- Definizione di un caso d'uso in acque basse e profonde nella laguna di Venezia, definizione con gli stakeholder dei sensori da acquisire, requisiti di granularità spaziale e temporale delle misure. Definizione dell'architettura generale del sistema.
- Sviluppo di un primo prototipo di modem acustico, test di schemi innovativi di modulazione e codifica, esplorazione di trasmissioni MIMO subacquee e integrazione del modem con la suite completa di protocolli fornita dal framework open-source DESERT Underwater. Progettazione di un protocollo di routing equo anti-jamming basato su Q-Learning. Adattamento della trasmissione in base alla qualità del canale.
- Studio della propagazione delle radiofrequenze sott'acqua, formulazione e validazione di un modello di propagazione con test in vasca e in mare. Inclusione del modello proposto nel framework di simulazione e sperimentazione DESERT Underwater.
- Progettazione e sviluppo di una rete di sensori a basso costo composta da sensori galleggianti per lo studio di vari parametri dell'acqua.
Si prevede che i seguenti settori possano trarre vantaggio dall'impiego innovativo: Prevenzione dei disastri naturali (alluvioni), scienziati marini (biologi, ecologi, veterinari e geologi), acquacoltura (acquacoltura 4.0), manutenzione di ponti, banchine e infrastrutture (ad esempio, MOSE), porti intelligenti (navigazione 4.0) e governi (compresa la pubblica sicurezza).
- Sviluppo di un prototipo di sensore galleggiante da utilizzare come piattaforma di prova per la comunicazione e l'acquisizione di dati in aree costiere e lagunari.
- La radiofrequenza a bassa potenza raggiunge una portata di 2 metri nei collegamenti di comunicazione subacquea in fiumi e laghi, mentre in mare raggiunge solo pochi centimetri: tuttavia, può essere utilizzata per trasmettere dati dai nodi di superficie a un gateway di destinazione anche nel caso in cui questi siano parzialmente sommersi (ad esempio, quando le onde li coprono parzialmente).
- L'età dell'informazione deve essere presa in considerazione quando si sviluppa un algoritmo di adattamento nelle reti subacquee, a causa della variabilità temporale del canale acustico.
- sviluppo di un modem acustico a basso costo per l'uso quotidiano, non solo in grado di raggiungere le prestazioni di apparecchiature più costose, ma anche in grado di fornire un modo semplice e intuitivo di utilizzarlo, creando così un sistema basato sulla comunità in cui gli esterni possono fornire il loro contributo per migliorarlo
Papers:
F. Busacca, L. Galluccio, S. Palazzo, A. Panebianco, “A comparative analysis of predictive channel models for real shallow water environments,” Computer Networks, Volume 250, 2024, 110557, ISSN 1389-1286, https://doi.org/10.1016/j.comnet.2024.110557.
M. Ghalkhani, F. Campagnaro, A. Pozzebon, D. De Battisti, M. Biagi, M. Zorzi, “A LoRaWAN Network for the Real-Time Monitoring of the Venice Lagoon: Preliminary Tests”, IEEE/OES MetroSea, October 2023, Malta.
R. Francescon, F. Campagnaro, F. Favaro, F. Guerra, M. Zorzi, “Software Defined Underwater Communications: an Experimenting Platform for Research”, IEEE/OES Oceans Limerick 2023.
Non ci sono partner industriali nel progetto, ma gli stakeholder sono coinvolti nella discussione dei requisiti di sistema. Alcune aziende di integrazione e una nuova startup stanno fornendo un aiuto sostanziale per la co-progettazione dei componenti elettronici e meccanici del sistema, lasciando le nostre università concentrate sulle attività di ricerca. Tra gli altri, SubSeaPulse SRL, ispirata dalle idee di ricerca di questo progetto e che fornisce un aiuto significativo per sviluppare i componenti software e hardware del sistema, ha recentemente lanciato una nuova linea di prodotti per le comunicazioni sottomarine e il monitoraggio della qualità dell'acqua nelle aree costiere e nei fiumi.
Partner di programma:
- Podcast Tutto Connesso – Come si comunica sott’acqua? https://www.spreaker.com/user/polimi/tc-84-comunicazioni-subacquee July 30, 2023
- Video presentation of the first sensor prototype in the social media https://www.facebook.com/deiunipd/videos/1420960658725912 June 27, 2023
Pubblicazioni
- Attesi: at least 75 publications in 36 months
- Completati: 38
- Readiness: 100%
- Attesi: >=30% joint publications in 36 months
- Completati: 3 joint publications out of 25
- Readiness: 60%
- Attesi: 30 talks or event chairing/organizing within SEXTET activities in 36 months
- Completati: > 15 (including dissemination events and conference presentations)
- Readiness: 100%
- Attesi: 2 PoCs expected by the end of the project
- Completati: 2 PoC are ready, but not demo has been done yet
- Readiness: 100% (work according to plan)
- Attesi: 20 meetings
- Completati: 4 meetings
- Readiness: 100%
- Attesi: 2 items over 36 months
- Completati: 2 prototypes are in a very advanced phase and very soon will be considered innovation outcomes
- Readiness: 100%
Tutti i risultati e le milestone previste fino ad oggi sono stati raggiunti.
Milestones:
M1 - Concept Design Frozen:
Deliverables:
D1 - Requisiti di sistema e progettazione:
Milestones:
M1 - Concept Design Frozen:
- Definizione di casi d'uso, requisiti e concept design, entro il 30/6/2023, raggiunti
- Progettazione del componente di rete RF e acustico, inclusi modem acustico, protocolli di rete e dispositivi RF, entro il 31/12/2023, raggiunti
- Sviluppo e ottimizzazione del componente di rete RF e acustico, inclusi modem acustico, protocolli di rete e dispositivi RF, entro il 31/12/2024, livello di prontezza: 80%
Deliverables:
D1 - Requisiti di sistema e progettazione:
- Definizione di casi d'uso, requisiti di sistema e progettazione iniziale del concept generale, entro il: 30/6/2023, raggiunti
- Rapporto intermedio dei pacchetti di lavoro tecnici WP3 e WP4, entro il 31/12/2023, raggiunto
- Rapporto intermedio di WP3, WP4 e WP5, in scadenza il 31/12/2024
- Rapporto finale del progetto, in scadenza il 31/12/2025
Ricercatori coinvolti: 123
Proposte di collaborazione:
Il progetto AQUASMARTT è aperto a collaborazioni sui seguenti temi:
- Circuiti elettrici impermeabili da impiegare in ambiente costiero
- Progettazione e sviluppo di amplificatore di potenza, preamplificatore e commutatore tx/rx per modem acustici a basso costo
- Modellazione del rumore RF sott’acqua
È possibile avanzare proposte di collaborazione sul progetto contattando il PI del progetto.
AquaSmartt news: