Aqua-Fi Internet bajo el agua

El aire es un medio ideal para la propagación de ondas de radiofrecuencia, pero este no es el caso en el agua. En un entorno submarino este tipo de ondas son difíciles de mover, y transmitir información desde un punto determinado hasta una localización bajo el agua es bastante complicado. Es por ello que han ideado Aqua-Fi.

Aqua-Fi

Este nuevo sistema experimental se llama Aqua-Fi y su funcionamiento es básicamente el siguiente: cuando los buzos comienzan a enviar datos de su inmersión como fotos o videos, desde su teléfono inteligente debidamente protegido del agua con estuche cerrado, los datos son transmitidos como ondas de radio desde el equipo instalado en el tanque del buceador.

Después, una microcomputadora convierte los datos en una serie de pulsos de luz ultrarrápidos. Cada pulso representa un 1 o un 0 en el código binario. Estos pulsos luego se emitirán hacia la superficie utilizando un láser integrado de 520 nanómetros o una matriz de LED verdes: los LED pueden enviar datos a una distancia relativamente corta con menos energía, mientras que los láseres pueden enviar datos más lejos, pero consumirán más energía.

El agua y las ondas electromagnéticas

Las conexiones WiFi o dispositivos similares en el continente funcionan a través de ondas de radio, que no pueden propagarse en medios densos como el agua.

En el agua, se deben utilizar ondas sonoras, y las ondas sonoras pueden propagarse en los líquidos perfectamente, llegando a lugares bastante profundos.

En las redes inalámbricas, la lógica de datos digitales produce una conversión a ondas de radio relacionados a la lógica informática de 0 y 1, por lo que tienen un comportamiento muy diferente a la hora de propagarse por  el agua. Se podría decir que bastante deficiente, especialmente en bandas de alta frecuencia como las que se utilizan para la propagación del Internet.

Los sistema de transmisión submarina, utilizan ondas de radio de muy baja frecuencia que oscilan entre 3 KHz  y 30 kHz.

La transmisión de las ondas de radio que utiliza Internet van a frecuencias superiores a los 800 MHz, todo esto sujeto a qué tecnología de WiFi utilices. Podría ser a una frecuencia de 2,4GHz o 5,8GHz, la tecnología 3G va a 2,1GHZ, la 4G de 800MHZ a 1800Mhz ó 2,6GHz con el objetivo de transmitir gran cantidad de datos.

Estas frecuencias en las que trabaja el WiFi, son las mejores para absorber las ondas de radio, pero cuando trate de propagarse a través del agua que tiene una constante dieléctrica de 80 y una tangente de pérdida de 0.5, lo que hará es que se presente una degradación total de la señal. La penetración será de unas 5 pulgadas o quizás menos.

Los avances actuales apuntan en convertir estas ondas acústicas que viajan con mucha facilidad en el agua en ondas de radiofrecuencia estándar y viceversa.

Cómo funciona el Aqua-Fi

Los autores principales de esta investigación están entre la universidad de Waterloo en Canadá y la universidad de ciencias y tecnología de Arabia Saudí. Ellos nos explican que muchas empresas han estado interesadas en la monitorización de los ecosistemas marinos con mucho más detalle. Y buscan una alternativa al WiFi que tiene un funcionamiento precario bajo el agua, con una que funcione correctamente en este elemento y logre que el envío de información sea más fluido.

En la actualidad, las comunicaciones submarinas se pueden realizar a través de señales de radio, sonoras o luminosas. Como ya sabemos las ondas de radio solo pueden alcanzar distancias muy cortas, en cambio el sonido alcanza distancia mucho mayor, pero su velocidad de datos es bastante limitada. Lo que proponen estos investigadores se basa en la luz visible debajo del agua, lo que implica tener una línea de visión entre el transmisor y el receptor.

El sistema propuesto funciona transmitiendo datos a través de la luz. Cuando un buzo esta buceando con su teléfono inteligente protegido con una funda aislante, podrá tomar fotos o grabar un video y tendrá la oportunidad de colgarlo en Internet al mismo instante. Todo este proceso es gracias a la transformación de las ondas inalámbricas en ondas de radio, que son enviadas por el equipo instalado en el equipo del buceador. La distancia de transmisión es inferior a un metro más o menos por lo que se realiza correctamente.

Al momento  de ser enviada, la imagen o el video se dividen en pulsos de luz ultrarrápidos, cada pulso es representado por 0 y 1, dependiendo de la profundidad en la que se encuentre. Estos pulsos serán enviado mediante LEDs si están a menos de 10 metros,  o mediante un Láser si sobrepasa este umbral de profundidad, al receptor que se podría encontrar en la lancha o en un barco.

Ya una vez recibida la información, el receptor vuelve a componer la data en forma de imágenes, y luego a través de una conexión satelital se envían a la red.

Las profundidades, un gran reto

El uso de la luz para enviar información no es tan nuevo  como parece. Li-Fi ya existe comercialmente, pero nunca utilizado en el agua, lo que presenta un gran reto para los investigadores y debe explorarse más afondo.

Las complicaciones salen a la luz al momento de tratar de transmitir información desde el fondo del mar. Se debe tomar en cuenta el fenómeno de dispersión que tiende a desviar las ondas y otra cosa importante es entender que al estar en mar abierto, el agua tiene movimiento y esta dificulta la transmisión de cualquier dato y más aún utilizando luz.

Se necesitan superar varios obstáculos para que esta tecnología esté disponible. Se espera mejorar los enlaces y la distancia de la transmisión utilizando electrónica más eficiente y moderna. Su creador Basem Shihada nos indica que el haz de luz debe estar alineado con mucha perfección con el receptor y que tenga la capacidad de capturarla desde cualquier ángulo.

Palabras de Basem Shihada: «Hemos creado una forma relativamente barata y flexible de conectar los entornos submarinos a la Internet global. Esperamos que algún día, el Aqua-Fi sea tan ampliamente utilizado bajo el agua como hoy el WiFi lo es sobre el agua».