setembro 21, 2020

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Aqua-Fi: WiFi submarino desenvolvido usando LEDs e lasers

A Internet aquática que envia dados através de feixes de luz pode permitir que os mergulhadores transmitam instantaneamente imagens de baixo do mar para a superfície.

A internet é uma ferramenta de comunicação indispensável, conectando dezenas de bilhões de dispositivos em todo o mundo, e ainda assim lutamos para conectar-se à web debaixo d’água. “Pessoas da academia e da indústria querem monitorar e explorar ambientes subaquáticos em detalhes”, explica o primeiro autor, Basem Shihada. A internet sem fio no fundo do mar permitiria aos mergulhadores falar sem sinais manuais e enviar dados ao vivo para a superfície.

A comunicação subaquática é possível com sinais de rádio, acústicos e de luz visível . No entanto, o rádio pode transportar dados apenas a curtas distâncias , enquanto os sinais acústicos suportam longas distâncias, mas com uma taxa de dados muito limitada. A luz visível pode viajar longe e transportar muitos dados, mas os estreitos feixes de luz exigem uma linha de visão clara entre os transmissores e receptores.

Agora, a equipe de Shihada construiu um sistema sem fio subaquático, o Aqua-Fi, que suporta serviços de Internet , como o envio de mensagens multimídia usando LEDs ou lasers. Os LEDs oferecem uma opção de baixo consumo de energia para comunicação a curta distância, enquanto os lasers podem levar os dados adiante, mas precisam de mais energia.

Pesca para WiFi subaquático
Os mergulhadores podem enviar fotos da vida marinha em tempo real usando um serviço de internet aquática. Crédito: KAUST; Xavier Pita

O protótipo Aqua-Fi usava LEDs verdes ou um laser de 520 nanômetros para enviar dados de um computador pequeno e simples para um detector de luz conectado a outro computador. O primeiro computador converte fotos e vídeos em uma série de 1s e 0s, que são traduzidos em feixes de luz ligando e desligando em velocidades muito altas. O detector de luz detecta essa variação e a transforma novamente em 1s e 0s, que o computador receptor converte novamente na filmagem original.

Os pesquisadores testaram o sistema carregando e baixando multimídia simultaneamente entre dois computadores separados a poucos metros em água estática. Eles registraram uma velocidade máxima de transferência de dados de 2,11 megabytes por segundo e um atraso médio de 1,00 milissegundo para uma ida e volta. “É a primeira vez que alguém usa a Internet debaixo de água completamente sem fio”, diz Shihada.

No mundo real , o Aqua-Fi usava ondas de rádio para enviar dados do smartphone de um mergulhador para um dispositivo “gateway” conectado ao equipamento. Então, como um amplificador que amplia o alcance WiFi de um roteador doméstico da Internet, esse gateway envia os dados por meio de um feixe de luz para um computador na superfície conectada à Internet via satélite.

O Aqua-Fi não estará disponível até que os pesquisadores superem vários obstáculos. “Esperamos melhorar a qualidade do link e o alcance da transmissão com componentes eletrônicos mais rápidos”, explica Shihada. O feixe de luz também deve permanecer perfeitamente alinhado com o receptor em águas em movimento, e a equipe está considerando um receptor esférico que pode capturar luz de todos os ângulos.

“Criamos uma maneira relativamente barata e flexível de conectar ambientes subaquáticos à Internet global”, diz Shihada. “Esperamos que um dia o Aqua-Fi seja tão amplamente usado debaixo d’água quanto o WiFi esteja acima da água”.

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