MIT-System bringt Daten vom Wasser in die Luft

Vibrationen an der Oberfläche werden in Binärcode umgewandelt. [...]

Forscher am Media Lab des Massachusetts Institute of Technology (MIT) arbeiten an einem neuen Ansatz zur direkten Datenübertragung zwischen Geräten, die sich unter und über der Wasseroberfläche befinden. Hierfür haben sie das System „Translational acoustic-RF communication“ (TARF) entwickelt, das von einem Unterwasser-Transmitter ein Sonarsignal an die Wasseroberfläche schickt und dort winzige Vibrationen auslöst. Diese werden von einem hochsensiblen Receiver in der Luft aufgefangen und in Binärcode umgewandelt.

„Neuen Meilenstein“ erreicht

„Im Moment können Unterwassersensoren keine Daten mit Geräten teilen, die sich an Land oder in der Luft befinden, weil beide Wireless-Signale verwenden, die jeweils nur in dem entsprechenden Medium funktionieren“, zitiert „TechXplore“ Fadel Adib, Assistant Professor am MIT Media Lab. So würden sich etwa Funksignale aus der Luft im Wasser sehr schnell auflösen und umgekehrt auch akustische Signale oder Sonarwellen nicht die Barriere der Wasseroberfläche durchbrechen können. „Unsere Idee ist es, diese Barriere selbst in ein Medium zu verwandeln, durch das kommuniziert werden kann“, erklärt der Forscher.

Mithilfe des TARF-Systems habe man einen „neuen Meilenstein“ erreicht, wenn es um die direkte Datenübertragung zwischen Wasser und Luft geht. „Dank dieser Technologie müssen etwa U-Boote in Zukunft nicht mehr auftauchen und ihre Position verraten, um mit Flugzeugen zu kommunizieren. Und Unterwasserdrohnen, die die Meeresfauna kontrollieren, müssten ihre Arbeit nicht ständig unterbrechen, um an die Oberfläche zu kommen und ihre Daten an die Forschungsstationen zu schicken“, so Adib.

Starker Wellengang als Problem

Die Funktionsweise von TARF wird folgendermaßen beschrieben: Ein akustischer Unterwasser-Transmitter schickt mittels eines herkömmlichen Lautsprechers Sonarsignale aus, deren Frequenz sich variieren lässt. Soll zum Beispiel eine „0“ im Binärcode übertragen werden, wird ein Signal mit einer Frequenz von 100 Hertz losgeschickt, für eine „1“ wechselt man auf 200 Hertz. Wenn diese Signale dann auf die Wasseroberfläche treffen, entstehen kleine Wellen, die nur wenige Mikrometer hoch sind und von einem speziellen hochsensiblen Receiver in der Luft korrekt interpretiert werden können.

Um bei dieser Methode hohe Datenübertragungsraten zu erreichen, werden vom System gleich mehrere Frequenzsignale zur gleichen Zeit auf die Reise geschickt. Auf diese Weise sind die Wissenschaftler eigenen Angaben zufolge in der Lage, hunderte von Bits gleichzeitig zu übertragen. „Wir sind noch in einer frühen Entwicklungsphase. Als nächstes müssen wir das Problem lösen, dass die Datenübertragung auch bei stärkerem Wellengang funktioniert. Das muss den ganzen Tag bei jedem Wetter möglich sein“, stellt Adib klar.