В Саудовской Аравии изобрели подводный беспроводной интернет

Сотрудники Научно-технологического университета имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии (KAUST) создали технологию Aqua-Fi. С ее помощью водолазы смогут обмениваться данными между собой и с устройствами на поверхности. Специалисты уверены, что разработка облегчит процесс изучения подводного мира. О новости рассказывает статья, опубликованная в научном журнале IEEE Communications Magazine.

Для передачи информации под водой применяются оптические, радио- и акустические сигналы. Однако вода рассеивает и поглощает радиоволны, поэтому они могут использоваться для обмена данными только на коротких расстояниях. Акустические приборы позволяют отправлять и получать сообщения на больших дистанциях, но обмен данными происходит на очень низких скоростях. Оптические сигналы, которые используются в так называемых Li-Fi системах (беспроводная технология, где в качестве канала связи используется видимый свет в открытом пространстве. — Прим. Plus-one.ru), дают возможность передавать большие объемы данных на высокой скорости — вплоть до 1 Гбит/с. Однако важно, чтобы на пути световых лучей не встречалось никаких препятствий. Издание Daily Mail сравнило новую разработку ученых из KAUST с Wi-Fi-роутером (Wi-Fi — от англ. Wireless Fidelity — «беспроводная точность». — Прим. Plus-one.ru), которое увеличивает радиус действия проводного интернета.

При помощи Aqua-Fi передача под водой мультимедийных файлов — изображения, звука и видео — от одного дайвера другому происходит за счет светового сигнала. Со смартфона информация с помощью радиоволн передается на устройство, прикрепленное к снаряжению. В качестве передатчика используется зеленый лазер с длиной волны 520 нм. Это решение позволило ученым увеличить дальность передачи информации и пропускную способность «сети». Над поверхностью воды этот сигнал улавливает фотодиод, который отправляет его на специальную микросхему, универсальный асинхронный приемопередатчик (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter, UART). Он, в свою очередь, преобразует попадающий на фоточувствительные части приемника свет в электрический заряд и обратно. Микросхема установлена на одноплатный мини-компьютер Raspberry Pi. Это устройство преобразует полученные звуковые и видеофайлы в серии, состоящие из фрагментов длительностью в секунду и меньше, и на высокой скорости передает их второму водолазу.

Максимальная скорость передачи данных, которой удалось добиться ученым на данный момент, составила 2,1 Мбит/с. При этом средняя задержка (время, за которое данные переходят от одной точки связи к другой. — Прим. Plus-one.ru) равна 1 мс в оба конца. При проверке системы дайверы находились в неподвижной воде на расстоянии «нескольких метров» друг от друга. «Это первый раз, когда кто-либо использовал полностью беспроводной интернет под водой», — сказал один из авторов разработки Басем Шихада.

Одно из достоинств системы Aqua-Fi, по словам разработчиков, заключается в том, что для ее работы не требуется дополнительная инфраструктура и она может работать от автономных источников питания с низким энергопотреблением. При этом скорость передачи данных, как и при использовании Wi-Fi, измеряется в Мбит/с. Для передачи информации используются стандартизированные протоколы (определяют правила передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения различных устройств. — Прим. Plus-one.ru). Благодаря этому Aqua-Fi может интегрироваться с другими системами.

Однако разработчики Aqua-Fi отмечают, что в море или океане вода не может оставаться неподвижной и даже незначительные колебания могут негативно повлиять на качество связи. Ученые думают о создании особого приемника сигнала, способного улавливать свет под любым углом. Чтобы передавать информацию на более дальние расстояния и на более высокой скорости, Raspberry Pi необходимо заменить на более мощное устройство. Кроме того, вся установка должна расходовать меньше энергии — так она сможет работать более продолжительное время в условиях, где нет возможности для смены элементов питания. «Мы надеемся, что однажды Aqua-Fi будет использоваться под водой так же, как Wi-Fi над водой», — подчеркнул Басем Шихада.

Зачем под водой нужен беспроводной интернет

По прогнозам телекоммуникационной компании Cisco, к 2023 году во всем мире будет насчитываться более 5,3 млрд пользователей интернета. Для сравнения: в 2018 году их было 3,9 млрд. При этом количество устройств, подключенных к сети, будет в три раза превышать численность мирового населения и составит 29,3 млрд единиц. Это почти на 10 млрд больше, чем в 2018 году.

Разработчики Aqua-Fi обратили внимание, что передавать данные можно практически везде, в том числе в космическом пространстве. В 2010 году доступ к беспроводному интернету получили космонавты на борту Международной космической станции. Как утверждали в NASA, благодаря этому астронавтам стало легче переносить изоляцию во время длительных полетов.

Подводная среда по-прежнему характеризуется низким уровнем охвата интернет-связи, что во многом связано с уникальными физическими характеристиками воды. Как считают эксперты, высокоскоростное и бесперебойное подводное интернет-соединение позволит проводить более качественные исследования подводного мира, отслеживать источники загрязнения воды, находить месторождения нефти и газа, проводить военно-морские операции и предупреждать стихийные бедствия.