Pelo fato da
comunicação ser realizada no meio aquático, ela
encontra algumas dificuldades. A primeira delas é a
utilização da comunicação acústica,
já que tanto a comunicação eletromagnética
quanto a óptica não são eficientes no meio
aquático. Além disso, pela utilização de
dispositivos com tamanho limitado e adaptados à pressão
ambiente, há também limitações em termos de
bateria e outras dificuldades operacionais.
Apesar das
transmissões eletromagnéticas e ópticas serem
úteis quando utilizadas no meio aéreo, elas se tornam
praticamente inviáveis no meio aquático. As
transmissões eletromagnéticas sofrem atenuações
fortes e, dessa forma, apenas sinais de grande potência e
baixa frequência possuem algum alcance útil, o que exige
o uso de uma antena grande, inviabilizando seu uso. Já no caso
das transmissões ópticas, a comunicação sofre
com a absorção da luz pela água, além do
espalhamento devido a difrações produzidas pelas
partículas suspensas no meio aquático, da necessidade de
alinhar o transmissor e o receptor e da falta de eficiência em
águas rasas, devido ao excesso de luz.
Portanto, a melhor
forma de comunicação é a acústica. No entanto,
há problemas relacionados a limitações da banda
passante, que é extremamente reduzida no meio; latência,
pois a comunicacão pode sofrer um grande atraso; alta taxa de
erros e reverberações, por haver reflexões no fundo
e na superfície.
No que tange às
limitações da banda passante, ela depende das perdas de
transmissão e do ruído. A absorção pelo meio
é diretamente proporcional à distância e à
frequência, ou seja, quanto maior a distância e/ou a
frequência, mais absorção e, portanto, menor o sinal
recebido no receptor. Isso é ilustrado pela figura abaixo,
retirada de [Sozer et al. 1999].
Figura 1.
Gráfico de relação entre sinal/ruído,
frequência e distância.
Além disso,
apesar da velocidade do som ser mais rápido na água do
que no ar (1500 m/s comparado a 360m/s), essa velocidade ainda fica
cinco ordens de grandeza abaixo da velocidade de
propagação de ondas eletromagnéticas no ar (300.000
km/s), o que introduz uma latência significativa nas
transmissões. Essa latência aumenta a chance de
colisões, principalmente devido ao problema do nó oculto.
Como exemplo, uma comunicação acústica entre
nós afastados em 150 metros sofre uma latência de 100
milissegundos.
No entanto, mesmo
considerando os problemas relacionados à latência do
meio, ainda deve ser levado em conta a alta taxa de erros. Estes
ocorrem pela própria dificuldade imposta pelo meio
subaquático, além de um grande número de
reverberações, ou seja, sinais que atingem a
superfície ou o fundo do lago ou do mar e refletem, criando,
no receptor, várias ondas consecutivas com a mesma
informação. Esse tipo de problema acontece também
nas redes sem fio que utilizam o ar como meio, mas no meio
aquático há uma acentuação da frequência
de ocorrência.
Figura 2. Reverberações e reflexões em meios
subaquáticos.
Da mesma forma que
nas redes sensores que não utilizam o meio aquático, a
bateria é uma grande restrição às redes
acústicas subaquáticas. A diferença, entretanto,
é a dificuldade da troca da bateria nos dispositivos. Enquanto
que no meio terrestre essa troca pdoe ser feita facilmente, no meio
subaquático ela envolve a retirada do dispositivo da água
e os custos com o transporte, utilizando navios ou barcos,
tornando-a extremamente dispendiosa. Para resolver esse problema,
os protocolos devem considerar a baixa utilização de
energia, reduzindo o número total de transmissões ou
colocando os aparelhos para dormirem entre uma transmissão e
outra.
