Parallel implementation of a ray tracer for underwater sound waves using the cuda libraries: description and application to the simulation of underwater networks

Una delle parti più dispendiose sotto l'aspetto del tempo impiegato nella simulazione di reti subacquee è la simulazione della propagazione sonora. Alcuni dei più noti software di settore per svolgere le simulazioni utilizzano il metodo di ray tracing. L'elevata complessità computazionale può far si che le simulazioni necessitino di molto tempo per essere effettuate. In questa si presenta un software in grado di velocizzare tali simulazioni. Il programma, coadiuvato dalla potenza di calcolo offerta dall'architettura parallela CUDA, implementa un ray tracer in grado di calcolare le traiettorie in modo parallelo. Ciò ha permesso di ottenere un simulatore con prestazioni decisamente migliori rispetto al ben noto software ad implementazione classica Bellhop. One of the most time-consuming parts of the simulation of underwater networks is the realistic simulation of underwater sound propagation. Some well-known software tools used for networks simulations to date employ ray tracing to simulate sound propagation. This gives rise to high computational complexity, and may require very long time to complete a simulation. In this thesis we present a faster tool able to simulate an underwater sound channel. The software is based on ray tracing and is based on the CUDA architecture, the general-purpose parallel computing architecture that uses the parallel computing engine in NVIDIA GPUs to efficiently solve complex computational problems. Following the CUDA programming model guideline, a ray tracer has been developed where the trajectory computation is performed in a CUDA-enabled parallel way, obtaining a ray tracer implementation that completes faster than the widely use single-thread Bellhop software