- 頭條有了水下Wi-Fi系統，海底互聯網或可實現2021-01-04 作者：本社報道 | 來源：網絡綜合 | 點擊率：導語水下Wi-Fi無線傳輸系統結合了激光器和現成的組件，可以為水下設備建立雙向無線連接。該系統完全符合IEEE 802.11無線標準，這意味著它可以輕松地連接到更廣泛的互聯網并成為其一部分。
可以連接全球數百億個設備的互聯網，已成為現代社會必不可少的通信系統。一直以來，科研界和工業界的人們都希望更仔細地監視和探索水下環境，但現今的技術仍難以將網絡從陸地連接至水下，實現水下保護的大量需求，如對海洋生物和珊瑚礁進行遠程監控，通過水下無線攝像頭收集和傳輸高清視頻圖像等。
目前，常用的水下通信技術有無線電，聲波和可見光信號。無線電只能在短距離內傳輸數據；聲音信號可以支持長距離傳輸，但數據速率非常有限；可見光可以攜帶大量數據并實現長距離傳播，但窄光束需要在發射器和接收器之間形成清晰的視線。由此可見，這三者都有自己的優缺點，如果能把三者整合在一起，那么對于海底探索來說或許更具實用性，但把這三者整合在一起的系統有點過于復雜了。
（來源：KAUST）
因此，若海底無線互聯網可以實現的話，潛水員無需手語就能交談并能將實時數據傳輸到水面上，水下數據傳輸勢必將變得如同在陸地上一樣便捷。近日，沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的研究人員，開發出了一種水下Wi-Fi無線傳輸系統（Aqua-Fi），它結合了激光器和現成的組件，可以為水下設備建立雙向無線連接。該系統完全符合IEEE 802.11無線標準，這意味著它可以輕松地連接到更廣泛的互聯網并成為其一部分。
Aqua-Fi的工作原理：使用綠色LED或520納米激光將數據從一臺簡單的小型計算機發送到與另一臺計算機相連的光探測器。第一臺計算機將照片和視頻轉換為一系列的二進制算法（0和1），然后將它們轉換成以非常高的速度打開和關閉的光束。光檢測器檢測到這種變化并將其變回1s和0s，接收計算機再將其轉換回原始鏡頭。
現實中，Aqua-Fi會使用無線電波將潛水員的智能手機中的數據發送到與其裝備相連的“網關”設備。然后，就像擴展家用互聯網路由器的WiFi范圍的增強器一樣，此“網關”通過光束將數據發送到地面上的計算機，該計算機通過衛星連接到互聯網。
在系統測試實驗中，研究人員通過在兩臺相距幾米的靜態水中的計算機之間同時上傳和下載多媒體，據記錄其最大數據傳輸速度為每秒2.11兆字節，往返的平均延遲為1毫秒。
據稱，該團隊在最初的設計中使用LED代替了激光器，但發現LED的功率不足以實現高數據速率。使用LED時，光束被限制在大約7米的距離和大約每秒100千字節的數據速率；當他們升級為藍色和綠色激光器時，它們在20米內達到了每秒2.11兆字節的速度。
（來源：KAUST）
而想要Aqua-Fi系統在商業領域實現大面積應用，仍然還需要解決一些問題。研究人員指出，如果想在水下構建互聯網，激光對準仍然是最具挑戰性的部分。因為激光是如此精確，所以即使是輕度湍流的水也可能使光束偏離航道并使其錯過接收器。基于此，他們正在考慮一種可以捕獲所有角度的光的球形接收器，并希望通過更快的電子組件來改善連路質量和傳輸范圍。
目前，研究人員正在探索解決對準問題的方法。一種是使用類似于“ 光子柵欄 ”的技術，低功率的引導激光將掃描受體，建立連接后它將通知另一個功率更高的激光器開始發送數據。如果波再次使系統失準，則高功率激光器將關閉，導向激光器將進入進而開啟另一輪搜索；另一種是使用一小組接收器（類似于多進多出（MIMO））的解決方案，它具有極高的頻譜利用效率，因此即使激光發射器被水攪動的情況下仍能保持連接。
這是一種相對便宜且靈活的方式，將水下環境連接到了全球互聯網，該研究團隊期盼Aqua-Fi可以在像在陸地上一樣在水下也能被廣泛應用，他們相信隨著技術的進一步發展，未來的某一天海底互聯網也將實現。
據悉，Microsoft公司正在探索在海上和水下放置數據中心的可能性，如果可以收集海浪的動能并將其轉換為電能，則將數據中心放置在海底可能會節省設備冷卻成本和能源成本，而如果水下有數據中心，那么互聯網也將必須存在。
