Интернет является бесконечно ценным инструментом, который делает возможной коммуникацию между миллиардами девайсов по всему миру. Несмотря на ощутимый прогресс технологии в последние 20 лет, она всё ещё не смогла эффективно преодолеть водный барьер, поскольку вода имеет высокий коэффициент поглощения сигнала. Исследователи из Саудовской Аравии разработали Aqua-Fi – беспроводную систему, которая использует LED и лазеры для передачи данных под водой.

Исследование подводного мира нашей планеты имеет значение как для науки, так и для коммерции. Появление беспроводного подводного интернета значительно упростило бы коммуникацию между подводными аппаратами, дайверами, судами и сушей. Как правило, для осуществления сообщения под водой используют радио, звуковые и световые сигналы, однако все эти методы коммуникации имеют ряд недостатков. Радиоволны способны передавать широкий спектр данных, но ограничены дистанционно. Звуковые сигналы могут преодолевать приличные расстояния под водой, однако они стеснены лимитом объёма передаваемой информации. Для эффективности передачи данных при помощи видимых световых волн необходимо использовать максимально узкие лучи, поскольку вода рассеивает и искажает их. К тому же такой способ сообщения требует, чтобы передатчик и получатель находились в прямой видимости друг друга.

Как правило, передача данных от дайвера или автономного подводного аппарата занимает немало времени и происходит с большим опозданием. Ввиду повышения значимости разработки подводных ресурсов Базем Шихада и его команда из Университета наук и технологий короля Абдуллы решили создать более оптимальный вариант для осуществления коммуникации под водой. В журнале IEEE Communications Magazine они описали принцип работы системы Aqua-Fi, которая представляет собой комплекс устройств, действующих подобно Wi-Fi бустеру, позволяющему преодолеть силу поглощения сигнала водой.

Прототип Aqua-Fi состоит из нескольких компонентов. Одноплатный компьютер Raspberry Pi, который крепится к оборудованию на спине дайвера, получает данные со смартфона при помощи излучаемых устройством радиоволн. Затем компьютер конвертирует полученные файлы мультимедиа в серию нулей и единиц. В бинарном виде изображения и видео передаются на поверхность. Единицы и нули трансформируются в луч света зелёного светодиода или лазера с длиной волны 520 нм, который мигает с определённой периодичностью – настолько часто, что эти изменения практически незаметны человеческому глазу. Вариант с LED-лучом отличается низким энергопотреблением: он рассчитан на сообщение между объектами, отдалёнными друг от друга не более чем на 10 метров. Лазер может передавать данные на гораздо большие расстояния, однако требует больше энергии. Данные принимает световой сенсор, который расшифровывает световые вариации обратно в двоичный код и передаёт их на компьютер, подключённый к интернету через спутник.

Шихада и его коллеги уже провели первое испытание системы Aqua-Fi, одновременно передавая мультимедиа между двумя компьютерами, расположенными в нескольких метрах друг от друга в стоячей воде. При этом они зафиксировали максимальную скорость трансфера данных – 2,11 Мб в секунду при средней задержке около 1.00 миллисекунды. Исследователи чрезвычайно довольны таким результатом, ведь им впервые удалось установить полностью беспроводную коммуникацию между устройствами под водой. Однако, прежде чем Aqua-Fi станет доступным широкому пользователю, им предстоит решить ещё немало вопросов. Прежде всего инженеры рассчитывают увеличить радиус передачи путём использования более высокотехнологичных электронных компонентов. Кроме того, им необходимо усовершенствовать ресивер и, предположительно, придав ему сферическую форму, чтобы он смог принимать световой сигнал под любым углом даже в подвижных водах. Шихада надеется, что уже в скором времени система Aqua-Fi станет доступным и комфортным способом поддержания связи между подводным и надводным мирами.