水下通信网络极其缓慢,这阻碍了石油和天然气勘探、水下呼吸器通信等行业的发展。
专家表示,通信技术需要升级,以更紧密地与高速空中无线电网络相匹配。
布法罗大学的电气工程师认为,解决办法之一可能是采用软件定义的无线电,并将它们与特殊的水声调制解调器相结合。
无线电太慢了
科学家们说,声波——就像鲸鱼和海豚所使用的声波——与无线电波相反,是水下交流的最佳媒介。
传统的无线电方法不能正常工作。问题是无线电在水下不能正常工作。科学家们说,商用水下调制解调器速度很慢,语音解决方案受到距离和清晰度的限制。
然而,工程师们认为声波可能是更好的解决方案。当然,前提是他们能避开一些问题。
首先,它会更快。
多普勒
“问题是声波会遇到路径丢失、延迟和多普勒等障碍,这些障碍限制了声波的传播能力,”他说布法罗大学新闻发布会关于工作。
的多普勒频移当一个波的频率随着双方的靠近或远离而改变时,效应就会发生。这在声音中很常见。一个很好的例子是,当火车开动时,与火车静止不动时相比,火车喇叭的声音是如何不同的。
如果你需要解释声音,这可能是个问题。
此外,“水下通信也受到系统架构的阻碍”,这些系统“缺乏标准化,通常是专有的,而且不节能,”该大学继续说。
软件定义
他们认为,解决这个问题的关键是使用软件定义的声学调制解调器。工程师们说他们的调制解调器原型可以在水声链路中实现高数据率。
这种“实时可重构能力”使得水下网络更加高效,并提供“高数据速率”,IEEE的一份摘要说。电气工程学会于2015年11月发表了这项研究。
传统软件定义的无线电是可以通过计算机而不是物理手段来改变频率的无线电设备。
“将软件定义的无线电应用于声学调制解调器可以极大地提高水下数据传输速率,”该大学的新闻稿说。
测试
布法罗的工程师报告了成功。
在伊利湖的测试中,他们能够提高数据传输速率,“是现在商用水下调制解调器的10倍,”该大学说。
使用
从更好的水下通讯中受益的不仅仅是水肺潜水员和石油天然气勘探。例如,海岸警卫队可能更容易发现海上毒品走私者,或者更好地协调搜救任务。这项技术也可能对污染监测产生影响。
事实上,它'传感器的部署,比如海啸预警系统中使用的传感器,在这方面,这项技术可能会发挥重要作用。
Aqua-IoT传感器
就像以陆地为基础的物联网一样,水生物联网可以更好地进行生态监测。约71%的地球的表面是水。
布法罗工程与应用科学学院的迪米特里斯·帕多斯(Dimitris Pados)是这项研究的合著者之一,他在新闻发布会上说:“我们在陆地无线通信领域看到的非凡创新和增长,还没有在水下传感网络中出现,但我们正在开始改变这一点。”