Oamenii de știință au făcut progrese mari în ceea ce privește utilizarea luminii pentru transmiterea de date prin aer, precum și pentru alimentarea diferitelor dispozitive aflate la distanță. Totuși, încercările de a pune în practică aceste metode în medii subacvatice au avut rezultate mixte. Cu toate acestea, în urma unui nou studiu publicat în data de 4 mai, în cadrul revistei IEEE Transactions on Wireless Communications, cercetătorii au identificat o nouă modalitate de a facilita transferul de energie și date către dispozitivele subacvatice folosind lumina.
Rețelele de senzori subacvatici sunt utilizați din ce în ce mai mult pentru a colecta informații cu privire la mări și oceane. În prezent, cea mai comună abordare pentru transmiterea la distanță a semnalelor în medii subacvatice este prin undele sonore, care parcurg cu ușurință distanțe lungi prin acestea. Totuși, sunetul nu poate transporta la fel de multe date precum lumina.
„Rețelele de comunicații care folosesc lumină vizibilă pot oferi rate de transfer de date mult mai mari decât tehnicile acustice tradiționale. Acestea ar putea fi utile în special pentru aplicațiile subacvatice emergente care necesită lățimi de bandă mari”, a declarat Murat Uysal, profesor în cadrul Departamentului de Inginerie Electrică și Electronică din Universitatea Ozyegin, Turcia.
De asemenea, acesta a observat faptul că alimentarea senzorilor și a altor dispozitive subacvatice este o altă provocare, întrucât înlocuirea bateriilor în medii marine poate fi deosebit de dificilă. În mod convenabil, orice dispozitiv care utilizează un panou solar pentru a primi date prin semnale luminoase ar putea fi, de asemenea, utilizat pentru a fi alimentat cu energie în mod simultan. Într-un astfel de scenariu, un vehicul subacvatic autonom care trece pe lângă un senzor ar putea folosi un laser atât pentru a colecta date, cât și pentru a transfera energie către dispozitiv.
În prezent, cea mai eficientă metodă de a face acest lucru este printr-o abordare în cadrul căreia puterea derivată din semnalul luminos este separată în curent alternativ (AC) și curent continuu (DC). Semnalul AC este utilizat pentru a transmite date și semnalul DC este folosit drept sursă de energie. Aceasta se numește metoda de separare AC-DC (ADS).
Cu toate acestea, unii oameni de știință, inclusiv echipa lui Uysal, au încercat vină cu o abordare diferită, în cadrul căreia să se poată comuta strategic între producerea de energie și transferul de date (după cum este necesar) pentru a optimiza performanța. Această abordare se numește transfer simultan de informații și energie cu unde de lumină (SLIPT). Cu toate acestea, în ciuda complexității sale, până în prezent, tehnica SLIPT nu a depășit metoda tradițională ADS din punct de vedere al eficienței.
În cadrul studiului lor, Uysal și colegii săi au conceput un algoritm de optimizare pentru tehnica SLIPT, care permite ca energia să fie extrasă mai eficient din spectrul luminii vizibile. Uysal a remarcat faptul că acest lucru permite metodei SLIPT să „depășească semnificativ” metoda tradițională ADS.
„Fezabilitatea energiei transmise fără fir a fost deja demonstrată cu succes în mediile subacvatice în ciuda faptului că temperatura, conductivitatea, presiunea apei de mare, curenții de apă și fenomenul de depunere de materie organică impun provocări suplimentare”, a declarat Uysal.
Până în prezent, aceste exemple au fost în mare parte experimentale. „Pentru implementarea reală a SLIPT va fi necesară comercializarea dispozitivelor subacvatice capabile să producă energie, precum și de progrese în ceea ce privește modemurile subacvatice, care pot sprijini comunicarea prin utilizarea luminii vizibile”, a declarat Uysal. Între timp, echipa sa intenționează să exploreze modalități de optimizare a traiectoriilor vehiculelor autonome subacvatice, care ar putea, într-o bună zi, să călătorească în zone neexplorate ale oceanelor lumii, colectând simultan date de la senzori și alimentându-se de la distanță folosind lumina.