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可以連接全球數(shù)百億個設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)，已成為現(xiàn)代社會必不可少的通信系統(tǒng)。一直以來，科研界和工業(yè)界的人們都希望更仔細(xì)地監(jiān)視和探索水下環(huán)境，但現(xiàn)今的技術(shù)仍難以將網(wǎng)絡(luò)從陸地連接至水下，實(shí)現(xiàn)水下保護(hù)的大量需求，如對海洋生物和珊瑚礁進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)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(shù)有無線電，聲波和可見光信號。無線電只能在短距離內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)；聲音信號可以支持長距離傳輸，但數(shù)據(jù)速率非常有限；可見光可以攜帶大量數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)長距離傳播，但窄光束需要在發(fā)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(yōu)缺點(diǎn)，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(shí)用性，但把這三者整合在一起的系統(tǒng)有點(diǎn)過于復(fù)雜了。

（來源：KAUST）

因此，若海底無線互聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)的話，潛水員無需手語就能交談并能將實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿嫔?，水下?shù)據(jù)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(xué)（KAUST）的研究人員，開發(fā)出了一種水下Wi-Fi無線傳輸系統(tǒng)（Aqua-Fi），它結(jié)合了激光器和現(xiàn)成的組件，可以為水下設(shè)備建立雙向無線連接。該系統(tǒng)完全符合IEEE 802.11無線標(biāo)準(zhǔn)，這意味著它可以輕松地連接到更廣泛的互聯(lián)網(wǎng)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(shù)據(jù)從一臺簡單的小型計算機(jī)發(fā)送到與另一臺計算機(jī)相連的光探測器。第一臺計算機(jī)將照片和視頻轉(zhuǎn)換為一系列的二進(jìn)制算法（0和1），然后將它們轉(zhuǎn)換成以非常高的速度打開和關(guān)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(jī)再將其轉(zhuǎn)換回原始鏡頭。

現(xiàn)實(shí)中，Aqua-Fi會使用無線電波將潛水員的智能手機(jī)中的數(shù)據(jù)發(fā)送到與其裝備相連的“網(wǎng)關(guān)”設(shè)備。然后，就像擴(kuò)展家用互聯(lián)網(wǎng)路由器的WiFi范圍的增強(qiáng)器一樣，此“網(wǎng)關(guān)”通過光束將數(shù)據(jù)發(fā)送到地面上的計算機(jī)，該計算機(jī)通過衛(wèi)星連接到互聯(lián)網(wǎng)。

在系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)中，研究人員通過在兩臺相距幾米的靜態(tài)水中的計算機(jī)之間同時上傳和下載多媒體，據(jù)記錄其最大數(shù)據(jù)傳輸速度為每秒2.11兆字節(jié)，往返的平均延遲為1毫秒。

據(jù)稱，該團(tuán)隊(duì)在最初的設(shè)計中使用LED代替了激光器，但發(fā)現(xiàn)LED的功率不足以實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)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(jié)的數(shù)據(jù)速率；當(dāng)他們升級為藍(lán)色和綠色激光器時，它們在20米內(nèi)達(dá)到了每秒2.11兆字節(jié)的速度。

（來源：KAUST）

而想要Aqua-Fi系統(tǒng)在商業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大面積應(yīng)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(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)，激光對準(zhǔn)仍然是最具挑戰(zhàn)性的部分。因?yàn)榧す馐侨绱司_，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?；诖耍麄冋诳紤]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(zhì)量和傳輸范圍。

目前，研究人員正在探索解決對準(zhǔn)問題的方法。一種是使用類似于“ 光子?xùn)艡?”的技術(shù)，低功率的引導(dǎo)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(fā)送數(shù)據(jù)。如果波再次使系統(tǒng)失準(zhǔn)，則高功率激光器將關(guān)閉，導(dǎo)向激光器將進(jìn)入進(jìn)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(jìn)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(fā)射器被水?dāng)噭拥那闆r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(huán)境連接到了全球互聯(lián)網(wǎng)，該研究團(tuán)隊(duì)期盼Aqua-Fi可以在像在陸地上一樣在水下也能被廣泛應(yīng)用，他們相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，未來的某一天海底互聯(lián)網(wǎng)也將實(shí)現(xiàn)。

據(jù)悉，Microsoft公司正在探索在海上和水下放置數(shù)據(jù)中心的可能性，如果可以收集海浪的動能并將其轉(zhuǎn)換為電能，則將數(shù)據(jù)中心放置在海底可能會節(jié)省設(shè)備冷卻成本和能源成本，而如果水下有數(shù)據(jù)中心，那么互聯(lián)網(wǎng)也將必須存在。