Aqua-Fi: подводный WiFi на основе светодиодов и лазеров

Интернет является незаменимым средством коммуникации, соединяющим десятки миллиардов устройств по всему миру, однако человечество еще не придумало простых решений, чтобы подключиться к всемирной паутине из-под воды.

"Представители из научных кругов, а также из отрасли хотят детально исследовать и отслеживать подводную среду, – говорит руководитель группы, Басем Шихада. - Беспроводной интернет под водой позволит дайверам разговаривать без ручных сигналов и отправлять данные на поверхность в режиме реального времени".

Подводная связь возможна при помощи радио, акустических и видимых световых сигналов. Однако радиоволны могут передавать данные под водой на очень короткие расстояния, а акустические сигналы хоть и поддерживают большие расстояния, но с очень ограниченной скоростью передачи данных. Видимые световые сигналы могут распространяться на дальние расстояния и передавать большие объемы данных, но узким световым лучам требуется наличие прямой видимости между передатчиками и приемниками.

Группа исследователей из Саудовской Аравии под руководством Басема Шихады (Basem Shihada) создала подводную беспроводную систему Aqua-Fi, которая поддерживает интернет-сервисы, такие как отправка мультимедийных сообщений с использованием светодиодов или лазеров. Светодиоды обеспечивают низкое энергопотребление для связи на короткие расстояния, в то время как лазеры передают данные дальше, но для этого им требуется больше энергии.

Новая технология позволит в будущем управлять подводными аппаратами и получать от них видео в режиме реального времени без использования кабелей, а дайверы и водолазы получат возможность общаться напрямую, несмотря на разделяющую их водную стихию.

В прототипе Aqua-Fi были использованы зеленые светодиоды или лазер на 520 нм для отправки данных с небольшого простого компьютера на детектор света, подключенный к другому компьютеру. Первый компьютер преобразовывал фотографии и видео в цепочки «1» и «0», затем они переводились в световые лучи, которые включались и выключались с очень большой скоростью. Детектор света распознавал это изменение и возвращал его обратно в «1» и «0», которые принимающий компьютер преобразовывал обратно в исходный фото- или видеоматериал.

Исследователи протестировали систему, одновременно загружая мультимедиа между двумя компьютерами, расположенными на расстоянии нескольких метров в стоячей воде. Максимальная скорость передачи данных составила 2,11 мегабайта в секунду, а средняя задержка отклика при передаче туда и обратно – 1,00 миллисекунды. «Это первый в истории случай подключения к интернету под водой с использованием беспроводного соединения», – сказал Шихада.

Предполагается, что на практике технология Aqua-Fi будет использовать радиоволны для отправки данных со смартфона аквалангиста на «шлюзовое» устройство, прикрепленное к его снаряжению. Затем, подобно усилителю, который расширяет диапазон WiFi домашнего интернет-маршрутизатора, этот шлюз будет передавать данные с помощью светового луча на компьютер на поверхности, подключенный к Интернету через спутник.

Исследователям предстоит решить еще ряд проблем прежде, чем Aqua-Fi будет готова к практическому использованию. "Мы надеемся улучшить качество связи и дальность передачи с помощью более быстрых электронных компонентов», – объясняет Шихада. Луч света также должен оставаться идеально направленным на приемник в движущихся водах, поэтому исследователи рассматривают возможность использования сферического приемника, который может улавливать свет со всех сторон.

"Мы создали относительно недорогой и гибкий способ подключения подводной среды к глобальной сети Интернет, – говорит Шихада. – Мы надеемся, что однажды Aqua-Fi будет использоваться под водой так же широко, как WiFi на суше".