Revolucionando las comunicaciones con drones con RF sobre fibra

El uso de RF sobre fibra para controlar vehículos aéreos no tripulados elimina la posibilidad de interferencias y al mismo tiempo ofrece los beneficios de baja fluctuación, alto rango dinámico y gran ancho de banda.

Farzad Ghadooshahy

El panorama estratégico de la guerra moderna y la monitorización de infraestructuras críticas ha experimentado una transformación drástica, en la que los vehículos aéreos no tripulados (UAV), o drones, como se les conoce comúnmente, desempeñan un papel fundamental. En ningún otro lugar es este cambio más visible que en el conflicto actual en Ucrania, donde se están produciendo y desplegando drones de bajo coste a gran escala.

Estos dispositivos ya no se limitan al reconocimiento. Son fundamentales tanto en operaciones ofensivas como defensivas, ya sea vigilancia, ataques tácticos o apoyo a las comunicaciones.

Fuera del campo de batalla, los drones se han convertido en herramientas vitales en una amplia gama de aplicaciones empresariales. Los proveedores de servicios públicos ahora emplean drones para monitorear infraestructuras en superficie, como gasoductos y líneas eléctricas. En sitios sensibles, como las instalaciones nucleares, los drones ofrecen un medio de inspección seguro y eficiente que minimiza la exposición humana a entornos peligrosos.

A medida que aumenta la dependencia de los drones en aplicaciones militares y comerciales, crece también la necesidad de comunicaciones de larga distancia seguras, fiables y sin interferencias. Los métodos tradicionales de control de drones por radiofrecuencia (RF) —que utilizan bandas de frecuencia reservadas para Wi-Fi o redes de seguridad pública— son propensos a la degradación, interferencias e intercepciones de la señal. La RF sobre fibra (RFoF) se está convirtiendo rápidamente en un medio importante para proporcionar tecnología de comunicación de alto ancho de banda y alta fiabilidad en las operaciones con drones, con el fin de compensar estos desafíos.

RFoF desbloquea nuevas posibilidades de control de drones

La tecnología RFoF toma la radiofrecuencia, la convierte en ondas de luz y luego la reconvierte de nuevo a radiofrecuencia en su destino con un alto rango dinámico, lo que proporciona comunicación bidireccional entre un dron y su controlador, y viceversa. Ya está ganando terreno en múltiples modelos de implementación, lo que permite nuevas capacidades que solucionan las deficiencias de los sistemas de comunicación convencionales.

Una aplicación común es el control de drones conectados. En este modelo, un dron estacionario se conecta a un controlador terrestre mediante un tambor de fibra reutilizable. Esta configuración permite que el dron permanezca en el aire durante largos periodos. El dron actúa eficazmente como un repetidor aéreo, elevando las antenas para mejorar la comunicación en terrenos difíciles. Operadores de telefonía móvil como AT&T ya están explorando esta técnica. (Fig. 1) para escenarios de respuesta a emergencias.

También se está explorando el uso de RFoF para misiones de drones suicidas, económicas y de un solo uso, en combate militar. En este caso, el tambor de fibra se monta directamente en el dron y se alimenta a medida que este avanza hacia su objetivo, con un pequeño explosivo. Este método garantiza una comunicación segura y sin interferencias hasta el punto de impacto.

Aunque el dron no es recuperable, el gasto está justificado porque ataca equipo enemigo más costoso. La inmunidad del enlace de fibra a interferencias garantiza que el dron alcance su objetivo sin interrupciones externas.

Otro caso de uso flexible es el modelo de extensor de controlador, aplicable a cualquier plataforma de drones. En esta configuración, la fibra conecta el controlador a un terminal remoto llamado unidad interior (IDU), que a su vez se conecta por fibra a una unidad exterior (ODU), ampliando así su alcance inalámbrico sin necesidad de una conexión física directa con el dron.

Tanto los IDU como los ODU se utilizan para proteger al individuo de los elementos. (Fig. 2) y otorgar a los drones acceso extendido en zonas de difícil acceso. En este ejemplo, la IDU y la ODU son reutilizables, y los sistemas de despliegue rápido pueden colocarse en ubicaciones temporales y ad hoc, y trasladarse en cualquier momento.

Este enfoque también es particularmente valioso en entornos complejos como operaciones mineras, manejo de residuos nucleares y condiciones de campo de batalla, donde se requiere una solución más permanente. Si una unidad militar intenta realizar reconocimiento subterráneo a través de un túnel... (Fig. 3) Utilizando tecnología de drones, el extensor les permite hacerlo a largas distancias.

Cómo las unidades militares podrían utilizar vehículos aéreos no tripulados para realizar reconocimiento a través de un túnel subterráneo

Por qué RFoF es una modalidad ideal para la comunicación con drones

Por supuesto, existen otras tecnologías de comunicación para el vuelo remoto de drones, pero la mayoría presenta desventajas que el RFoF simplemente no presenta. Una de las principales ventajas del RFoF es su inmunidad a interferencias e interferencias.

Dado que RFoF transmite señales en forma de luz a través de cables de fibra óptica, prácticamente no se ve afectado por interferencias electromagnéticas, interferencias intencionadas ni interceptación de señales. Esto lo convierte en una solución segura y robusta en entornos donde la integridad de la señal es crucial, lo que describe prácticamente todos los casos de uso de drones en aplicaciones militares o de infraestructura crítica.

Otras ventajas significativas de RFoF son su baja fluctuación de fase (jitter), su alto rango dinámico (RDR) y su gran ancho de banda. Esta tecnología proporciona señales con mínima distorsión y una latencia extremadamente baja, lo que la hace especialmente adecuada para aplicaciones de misión crítica, como la videovigilancia de alta resolución, los sistemas de radar y el espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS). El DSSS es una técnica de modulación de espectro ensanchado que amplía el ancho de banda de una señal transmitida para reducir las interferencias y mejorar su robustez.

En términos de rendimiento físico, los sistemas RFoF son ligeros y energéticamente eficientes. Dado que estos sistemas requieren una electrónica de a bordo mínima, los drones se benefician de una carga útil reducida. Esto contribuye directamente a una mayor duración de vuelo y a un mejor rendimiento general, lo cual resulta especialmente valioso para aplicaciones comerciales y de defensa.

RFoF como facilitador transformador en aplicaciones UAV

A medida que las operaciones con drones continúan expandiéndose tanto en el ámbito militar como en el comercial, la demanda de sistemas de comunicación robustos, seguros y resistentes a interferencias es más crítica que nunca. RFoF destaca como un factor transformador en este ámbito, ofreciendo una integridad de señal inigualable, baja latencia y adaptabilidad en una amplia gama de modelos de implementación.

Ya sea para mejorar las operaciones tácticas en el campo de batalla o para mejorar el monitoreo de la infraestructura en entornos remotos, RFoF proporciona la confiabilidad y escalabilidad necesarias para respaldar la próxima generación de sistemas aéreos no tripulados.

Sobre el Autor

Farzad Ghadooshahy | Cofundador y director de tecnología, Optical Zonu

Farzad Ghadooshahy cuenta con más de 40 años de experiencia en investigación y desarrollo de productos en tecnologías de fibra óptica y RF/microondas. Ha sido fundamental para impulsar la innovación en Optical Zonu y ha desempeñado un papel fundamental en el desarrollo de módulos transceptores de fibra óptica avanzados y en el diseño de productos a nivel de sistema que forman la columna vertebral de las ofertas de la empresa.