Как передать wifi под водой
Компания Hydromea разработала технологию беспроводной передачи данных LUMA, которая должна значительно облегчить подводное строительство и исследования.
Принцип действия схож с технологией Li-Fi, о которой мы уже рассказывали — цифровой сигнал кодируется в мерцание источника света, который воспринимается чувствительным фотоэлементом на втором устройстве. Но если на поверхности используют свет в белом, жёлтом и инфракрасном спектрах, то под водой доступны либо зелёный, либо синий — остальные поглощаются водой (именно из-за этого водоёмы выглядят зелёными или синими, а не полностью прозрачными).
Опытные образцы LUMA протестированы на глубине более 4,3 километра, но герметичный корпус из прозрачного пластика должен выдерживать давление на глубине до 6 километров. Радиус действия передатчика в текущей версии составляет 50-100 метров в зависимости от чувствительности приёмника.
Этого недостаточно для того, чтобы передавать данные с морского дна сразу на поверхность, но всё равно значительно ускоряет процесс — специальному роботу достаточно просто проплыть мимо приборов и датчиков, чтобы получить всю необходимую информацию и доставить её людям. Раньше для этого чаще всего приходилось поднимать приборы на поверхность, чтобы извлечь данные из внутренней памяти.
Сейчас для связи и передачи данных на глубине используют либо звук, либо старые добрые провода (либо язык жестов) — обычные радиоволны (Wi-Fi, Bluetooth, LTE, рации) в водной среде совершенно неэффективны и очень быстро затухают, не пройдя и пары метров.
Поэтому подводным лодкам для связи приходится либо всплывать, либо использовать громоздкие и низкоэффективные низкочастотные передатчики (3-300 Гц), либо кодировать сигнал в ультразвук, который двигается сравнительно медленно, не очень далеко и не подходит для передачи больших объёмов данных. Аквалангисты также пользуются ультразвуковыми передатчиками либо просто стараются оставаться в зоне видимости.
Световые технологии вроде LUMA позволят значительно упростить связь под водой при подводных операциях, строительстве, исследованиях и других задачах, которые могут возникнуть при освоении морских глубин.
А освоение глубин уже постепенно набирает обороты. Например, Microsoft недавно рассказала об успешном завершении тестирования подводных дата-центров, которые получаются надёжнее и экологичнее наземных.
Мечтали ли вы хоть раз о том, чтобы с помощью экшн-камеры можно было следить за жизнью рыб под водой в режиме реального времени? Если просто опустить экшн-камеру под воду, то Wi-Fi сигнал пропадёт, поскольку он просто будет поглощён водой и не распространится дальше, чем на 10-20 сантиметров. Мы решили предложить вам воспользоваться простым и эффективным методом. Вам не придётся изменять что-либо в аквабоксе вашей эшн-камеры или в приёмном устройстве (смартфоне либо планшете).
Идея предлагаемого нами метода заключается в передаче Wi-Fi сигнала при помощи коаксиального кабеля, к примеру RG-174 (или подобного). Этот кабель прекрасно подходит для воплощения нашей идеи в реальность, ведь он дешёвый, гибкий и тонкий. Чтобы получить стабильный сигнал, мы советуем брать кабель не более 14 метров в длину.
Каждый конец кабеля следует отчистить от экранированной части до центральной жилы, которую вам нужно оставить в пластиковой оплётке (пример показан на виде С), а оголённые концы гидроизолируйте (к примеру, термоклеем), для предотвращения коррозии. С обоих концов кабеля необходимо удалить экранированную часть до центральной жилы. Помните, что длина зачищенного конца играет важную роль! Для сигнала Wi-Fi 2,4 ГГц, имеющего длину волны 12.5 сантиметров, следует убрать с обоих концов оплётку по 6.25 сантиметров (половина длины волны). Конечно, вы можете убрать и все 12,5 сантиметров на каждом конце, однако 6.25 сантиметров - это самая идеальная длина для стабильного сигнала и для лёгкого монтажа.
Закрепите первый конец кабеля на аквабоксе вашей камеры используя клей, изоленту или прочие материалы. Второй конец кабеля следует закрепить на корпусе приёмного устройства (планшете). Мы советуем пользоваться водонепроницаемым чехлом, который сможет защитить смартфон от повреждений (намокания и прочего). В данном случае можно закрепить второй конец кабеля на внешней части чехла.
Вот и всё, что необходимо было сделать! После того, как вы это сделаете, вы сможете следить за жизнью обитателей воды в режиме реального времени! Экшн-камеру погружать под воду лучше на отдельном тросе, привязав на неё небольшой груз, а можно прикрепить камеру к телескопической трубке, с которой выбрать нужный ракурс будет ещё проще.
Для просмотра подводной съемки понадобиться планшет (или смартфон) с хорошим приемом сигнала Wi Fi, экшн камера с Wi Fi, аквабокс и, самое главное, качественный кабель с низким коэффициентом затухания сигнала (с волновым сопротивлением 50 ом). Есть много способов крепления аквабокса для подводной съемки. Для своих условий я выбрал способ крепления на старую удочку (получилось типа монопода или селфи палки) с помощью крепления для камеры на руль велосипеда от GoPro. Так как крайнее звено удилища тонкое, пришлось использовать резиновую прокладку.
Выбор кабеля.
Первоначально, я использовал первый попавшийся кабель, который был под рукой дома, но при проверке под водой, изображение пропадало из- за потери в нем сигнала Wi Fi. Поэтому я купил специальный кабель для передачи Wi Fi под водой. Выбрал марку RG 174 с волновым сопротивлением 50 ом. Взял 3 метра, так как на глубине более 2 метров в нашей речке без дополнительной подсветки на глубине вряд ли что то будет видно. Можно было выбрать и другие марки, но мне захотелось тонкий и гибкий. Продается он с креплениями для подключения оборудования, которые я отрезал.
Герметизация кабеля.
Следующим важным моментом является обеспечение герметичности кабеля, так как если на центральный провод попадет вода, сигнал рассеется и пропадет. Пробовал герметизировать концы изолентой, лаком, клеем, но не получалось. Тогда, благодаря авторам видео в Ютубе, применил способ с термоусадочной трубкой. Освобождаем центральный провод от изоляции и оплетки.
Кончик термоусадочной трубки нагреваем и запрессовываем по горячему. Длина отрезка трубки должна быть больше оголенной центральной жилы, так как в процессе термо усадки трубка уменьшается в размере. Трубку надеваем и нагреваем до достаточного обжима жилы кабеля.
Дополнительно, поверх соединения термоусадочной трубки с кабелем, я на всякий случай я зафиксировал для надежной герметичности еще одной трубкой большего диаметра.
Конец кабеля зафиксировал на аквабоксе скотчем.
Разницы, в каком месте фиксировать на корпусе я не заметил.
Чтобы законектить экшн камеру с планшетом, нужна программа от производителя камеры. В данном случае программа на андроид для камеры YI.
Включаем Wi Fi камеры, включаем Wi Fi в планшете.
При запуске программы происходит автоматическое нахождение сигнала веб камеры. Выбираем свою модель и подключаемся.
Получаем картинку, при необходимости, переключаемся в альбомный вид.
Отправился тестировать конструкцию в реальных условиях на рыбалке. Выехал за город , протестировал аквабокс возле берега, затем на лодке выплыл на место ловли на глубину около 2х метров. Меня всегда интересовало, видит ли рыба со дна лодку на поверхности.
Проверил сигнал под водой. Подключаю планшет по Wi Fi под водой с помощью кабеля. Картинка есть. Включил запись. Около часа наблюдал за поведением рыбы под водой на планшете.
Aqua-Fi: технология, которая позволит дайверам пользоваться интернетом под водой и передавать данные на поверхность даже из глубины моря.
2020: Aqua-Fi: разработан подводный Wi-Fi, работающий использованием светодиодов и лазеров
Интернет является незаменимым средством коммуникации, соединяющим десятки миллиардов устройств по всему миру, и в 2020 году, появилась технология, которая позволяет пользоваться интернетом под водой.
Басем Шихада, исследователь из университета Науки и Технологий им. Короля Абдуллы
В прототипе Aqua-Fi использовались зеленые светодиоды или лазер на 520 нм для отправки данных с небольшого компьютера под водой на детектор света, подключенный к другому компьютеру на лодке. Первый компьютер преобразует фотографии и видео в серию единиц и нолей, которые превращаются в световые лучи, переключения происходят с очень высокой скоростью. Детектор света распознает это изменение и возвращает его обратно в последовательность биты информации, которые принимающий компьютер преобразует обратно в исходный материал.
Исследователи протестировали систему, одновременно выгружая и загружая мультимедиа между двумя компьютерами, расположенными на расстоянии нескольких метров в статичной воде. Они зафиксировали максимальную скорость передачи данных 2,11 мегабайта в секунду и среднюю задержку в 1 миллисекунду для передачи туда и обратно.
В реальном мире Aqua-Fi будет использовать радиоволны для отправки данных со смартфона дайвера на «шлюзовое» устройство, подключенное к его снаряжению. Затем, так же как домашний интернет-маршрутизатор, этот шлюз передаст данные с помощью светового луча на компьютер, расположенный на поверхности, подключенный к интернету через спутник. Перед коммерческим запусков, создателям нужно преодолеть сложности, связанные с наведением луча между приемником и передатчиком, для чего они планируют использовать приемники сферической формы.
Читайте также: