Langaton tiedonsiirto vedestä ilmaan

12.09.2018

MIT-Water-Air-Communication-300-t.jpgMassachusetts Institute of Technologyn (MIT) tutkijat ovat ottaneet askeleen ratkaista pitkäaikainen haaste langattomassa viestinnässä: suora tiedonsiirto vedenalaisten ja ilmassa olevien laitteiden välillä.

Nykyään vedenalaiset laitteet eivät voi jakaa dataa ilmassa olevien kanssa, sillä molemmat käyttävät erilaisia langattomia signaaleja, jotka toimivat vain omissa ympäristöissään. Radiosignaalit kuolevat hyvin nopeasti vedessä. Vedenalaisten laitteiden lähettämä akustinen signaali heijastelee pinnasta niin, että se ei koskaan pääse pois sieltä.

"Ilman ja veden välinen raja on langattomille signaaleille este. Ajatuksemme on muuttaa tämä este itsessään viestintävälineeksi", kertoo Fadel Adib, joka johtaa tätä tutkimusta MIT:n Media Labissa. Järjestelmä, jota kutsutaan "translational acoustic-RF communication” (TARF), on vielä alkuvaiheessa. Se on kuitenkin "virstanpylväs", joka voisi avata uusia mahdollisuuksia vesi-ilma tietoliikenteessä, toteaa Adib.

TARF sisältää vedenalaisen akustisen lähettimen, jonka signaalit kulkevat eri taajuuksien paineaaltoina, vastaten eri databittejä. Kun lähetin haluaa lähettää 0:n se voi lähettää 100 hertsin aallon ja lähettää 1:n 200 hertsin aaltona. Kun signaali osuu pintaan, se aiheuttaa pieniä, vain muutaman mikrometrin korkuisia, aaltoja veteen.

Suurempien datanopeuksien saavuttamiseksi järjestelmä toimii ortogonaalisella taajuusjakoisella multipleksoimisen modulaatiolla.

Lähettimen kohdalle ilmaan sijoitetaan uudentyyppinen äärimmäisen korkeataajuksinen tutka, joka toimii millimetriaaltojen spektrissä, välillä 30 -300 gigahertsiä.

Veden pinnan tasoon tarkennettuaan tutka zoomaa pinnan värinään. Varsinainen haaste oli kaapata mikrometrien aallot ympäröivistä paljon suuremmista, luonnollisista aalloista. Tämän ratkaisemiseksi tutkijat kehittivät kehittyneitä signaalinkäsittelyalgoritmeja.

Luonnolliset aallot esiintyvät taajuuksilla noin 1 tai 2 hertsiä ja 100 ja 200 hertsin aallot ovat kuitenkin sata kertaa nopeampia. Tämän taajuuseron vuoksi algoritmi jättää huomiotta hitaammat aallot.

Tutkijat tekivät TARF:lla 500 testijaksoa vesisäiliössä sekä uimahalleissa, joissa olevat uimarit loivat noin 16 senttimetrin korkuisia aaltoja. Kaikissa koeasetuksissa TARF pystyi dekoodaamaan tarkasti erilaista dataa, jopa satoja bittejä sekunnissa. Tällä hetkellä järjestelmä ei kuitenkaan pysty dekoodaamaan signaaleja yli 16 cm:n suuruisissa aalloissa.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttitekniikkaa viestintään ja anturointiin merivesissä

18.04.2019Spinaaltoja nanoelektroniikkaan
17.04.2019Huonelämpötilassa toimivia keinotekoisia atomeja
16.04.2019Uusi ihmemateriaali: yksittäisiä 2D-fosforeeninauhoja
15.04.2019Eksoottisia kvanttivaikutuksia
12.04.2019Fononeja suunnaten ja laseroiden
11.04.2019Kuparipohjainen vaihtoehto kullalle
09.04.2019Vanhassa vara parempi
08.04.2019Mainoksen esittelyteksti
08.04.2019Tehokkaita ledejä nanolangasta
05.04.2019Nanogeneraattori kankaalle 3D-tulostuksella

Siirry arkistoon »