«Подводный интернет», способный передавать данные посредством световых лучей, позволит дайверам передавать отснятый материал на сушу непосредственно из глубины.
Интернет является незаменимым средством связи, соединяющим десятки миллиардов устройств по всему миру, однако до сих пор у человечества не было простых решений, позволяющих подключаться к всемирной сети из-под воды.
«Представители научных кругов и представители отрасли хотят тщательно отслеживать и изучать подводную среду, – объясняет ведущий автор исследования, Басем Шихада. – Беспроводной интернет в толще воды позволит дайверам разговаривать друг с другом, не используя язык жестов, а также отправлять данные на поверхность воды в режиме реального времени».
Связь под водой можно устанавливать при помощи радиоволн, акустических и световых сигналов. Однако радиоволны могут передавать данные под водой лишь на очень короткие расстояния, а акустические сигналы хоть и распространяются на дальние расстояния, способны передавать лишь ограниченные объёмы данных. Видимые световые лучи способны распространяться на дальние расстояния и передавать большие объёмы данных, однако передача узких световых лучей требует наличия зоны прямой видимости между передатчиком и приёмником.
И вот команда исследователей под руководством Шихады разработала систему подводной беспроводной связи Aqua-Fi, которая поддерживает работы с различными службами интернета – такими, как отправка мультимедийных сообщений. В основе системы – использование светодиодов или лазеров. Светодиоды обеспечивают низкое энергопотребление для связи на короткие расстояния, в то время как лазеры могут передавать данные дальше, но им требуется большее количество энергии.
В тестовой модели системы Aqua-Fi использовались зелёные светодиоды или лазер с длиной волны 520 нм для отправки данных с небольшого, простого компьютера на детектор света, подключенный к другому компьютеру. Первый компьютер преобразует фотографии и видео в цепочки «единичек» и «ноликов», которые затем переводятся в световые лучи. А те, в свою очередь, включаются и выключаются с очень высокой скоростью. Детектор света распознаёт это изменение и преобразует его вновь в «единички» и «нолики», которые компьютер-приёмник преобразует обратно в исходный фото- и видеоматериал.
Исследователи испытали систему путём одновременной отправки и приёма мультимедийных данных между двумя компьютерами, расположенными на расстоянии нескольких метров друг от друга в стоячей воде. При этом максимальная скорость передачи данных была зафиксирована на отметке в 2.11 мегабайта в секунду, а средняя задержка отклика при передаче туда и обратно составила 1.00 миллисекунды.
«Это был первый в истории случай подключения к интернету под водой с использованием беспроводного соединения», – говорит Шихада.
В условиях реального мира система Aqua-Fi будет использовать радиоволны для отправки данных со смартфона дайвера на «шлюзовое» устройство, прикреплённое к его снаряжению. Затем, подобно усилителю, который расширяет диапазон Wi-Fi домашнего интернет-маршрутизатора, этот шлюз будет передавать данные с помощью светового луча на компьютер, расположенный на поверхности и подключенный к интернету через спутник.
На практике система Aqua-Fi будет готова к использованию после того, как исследователям удастся преодолеть несколько препятствий.
«Мы надеемся улучшить качество связи и дальность передачи данных путём использования более быстрых электронных компонентов», – объясняет Шихада.
Луч света также должен оставаться идеально ровно направленным на приёмник в толще проточной воды, поэтому в команде рассматривают возможность использования сферического приёмника, который способен улавливать свет со всех сторон.
«Мы разработали относительно недорогой и гибкий способ подключения подводной среды к глобальной сети интернет», – резюмирует Шихада. – И мы надеемся на то, что в один прекрасный день система Aqua-Fi будет использоваться под водой так же легко и широко, как Wi-Fi используется на суше».
