การสื่อสารใต้น้ำถือเป็นเรื่องที่ยากลำบาก เพราะการส่งสัญญาณผ่านคลื่นวิทยุนั้นจะไม่สามารถส่งไปในระยะไกลได้ เพราะมันจะถูกน้ำดูดซับให้สัญญาณหายไป ดังนั้นการส่งสัญญาณด้วยคลื่นเสียงโซนาร์จึงเป็นทางเลือกอันดับแรกในการสื่อสารแม้อัตราการส่งข้อมูลจะค่อนข้างต่ำ

ทางนักวิจัยจาก  King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)  จึงคิดวิธีแก้ปัญหานี้ด้วยการพัฒนา Wi-Fi ใต้น้ำที่มีชื่อว่า  Aqua-Fi ขึ้นมา ด้วยการใช้เทคโนโลยีเลเซอร์และชิ้นส่วนใหม่ล่าสุดมาสร้างเป็นการสื่อสารสองทิศทางสำหรับอุปกรณ์ใต้น้ำ โดยระบบนี้จะรองรับมาตรฐานไร้สาย IEEE 802.11 นั่นหมายความว่าการเชื่อมต่อได้ง่ายและทำงานได้เหมือนอินเทอร์เน็ตในบริเวณที่กว้างขึ้น

Aqua-Fi มีที่มาจากงานวิจัยของ KAUST เมื่อปี 2017 ด้วยการใช้แสงเลเซอร์สีน้ำเงินมาใช้ส่งไฟล์ขนาด 1.2 GB ใต้น้ำ แต่ก็มีหนึ่งในนักวิจัยท้วงขึ้นมาว่า “ใครจะไปสนเรื่องการส่งไฟล์ ทำไมไม่ลองทำอะไรที่มากกว่านั้นล่ะ” จึงทำให้ทีมงานเริ่มคิดค้นการสื่อสารสองทิศทางเพื่อสร้างระบบการรับส่งวิดีโอความเร็วสูงขึ้นมา

ในช่วงแรกทางทีมงานได้ใช้ LED แทนการใช้เลเซอร์ แต่ LED นั้นมีอัตราการรับส่งข้อมูลที่ต่ำ รองรับการรับส่งข้อมูลในระยะ 7 เมตรเท่านั้น และความเร็วอยู่ที่ 100 Kbps พอเปลี่ยนมาใช้เลเซอร์สีน้ำเงินและสีเขียวความเร็วจะเพิ่มเป็น 2.11 Mbps ในระยะทำการ 20 เมตร

การทำงาน

ก่อนอื่นเราต้องมีอุปกรณ์ที่ใช้ใต้น้ำได้ อย่างเช่น สมาร์ตโฟนกันน้ำในการรับส่งข้อมูล จากนั้นเราใช้การรับส่งสัญญาณไวไฟแบบเดิมในการเชื่อมต่อมือถือกับโมเด็มใต้น้ำที่พัฒนามาจาก Raspberry Pi ซึ่งติดอยู่ที่หลังของนักดำน้ำ จากนั้นโมเด็มจะเปลี่ยนสัญญาณไร้สายให้เป็นแสงเลเซอร์ ยิงกลับไปยังทุ่นที่ลอยอยู่เหนือผิวน้ำ จากนั้นทุ่นจะส่งสัญญาณต่อไปยังดาวเทียมเพื่อเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต

แน่นอนว่ายังมีอีกหลายเรื่องที่ต้องพัฒนาจนกว่าจะผลิตออกขายในเชิงพาณิชย์ได้  ไม่ว่าจะเป็นเรื่องขีดจำกัดความสามารถของ Raspberry Pi เอง จนไปถึงแสงเลเซอร์ที่จะทำงานได้แม่นยำในสภาพแวดล้อมที่น้ำค่อนข้างนิ่ง ในกรณีที่น้ำกระเพื่อมอาจทำให้เลเซอร์ส่งไม่ตรงกับทุ่นรับสัญญาณได้

ประโยชน์การใช้งาน

การใช้งาน Wi-Fi ใต้น้ำนั้นจะมีประโยชน์หลายด้าน เริ่มจากนักสำรวจใต้ทะเลสามารถสื่อสารหากันได้แบบ Real-time, สามารถติดตั้งกล้องส่งภาพและวิดีโอความละเอียดสูงมายังภาคพื้นดินได้

ในอนาคตเราอาจจะเห็น Data center ไปตั้งอยู่ใต้น้ำก็เป็นไปได้ ซึ่งการอยู่ใต้น้ำจะช่วยเรื่องของการระบายความร้อนได้เป็นอย่างดี รวมถึงอาจจะใช้พลังงานหมุนเวียนอย่างพลังงานคลื่นหรือลมมาผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้ใน Data center ได้ด้วย

ที่มา IEEE Spectrum