Ein Smartphone unter Wasser, auf dem die AquaApp angezeigt wird. (Universität von Washington) Sie haben vielleicht nicht viel darüber nachgedacht, unter Wasser Textnachrichten schreiben zu können, aber für Millionen von Tauch- und Schnorchelbegeisterten ist die Kommunikation im Meer ziemlich wichtig, um sicher zu bleiben.
Derzeit sind Handgesten das bevorzugte Mittel, um unter Wasser in Kontakt zu bleiben, und professionelle Taucher verwenden ein weltweit anerkanntes Vokabular von mehr als 200 davon (von „Geht es dir gut?“ bis „Ende des Tauchgangs“).
Allerdings funktionieren diese auf größeren Entfernungen oder bei schlechter Sicht nicht gut.
Vor diesem Hintergrund haben Forscher eine spezielle Smartphone-App entwickelt, die es Menschen mithilfe akustischer Signale ermöglicht, unter Wasser in Kontakt zu bleiben.
„Smartphones sind für die drahtlose Kommunikation auf Funksignale wie Wi-Fi und Bluetooth angewiesen.“ sagt Informatik-Doktorand Tuochao Chen von der University of Washington in Seattle.
„Diese verbreiten sich unter Wasser nicht gut, aber akustische Signale schon.“
Akustische Signalisierung ist nicht neu, erforderte jedoch bisher teure Spezialhardware. Nicht länger.
„Abgesehen davon, dass sie eine App auf ihr Handy herunterladen müssen, brauchen die Leute nur eine wasserdichte Handyhülle, die für die Tiefe ihres Tauchgangs geeignet ist.“ sagt Chen.
Diese App heißt AquaApp und kann mit Lautsprechern und Mikrofonen auf normalen Smartphones – oder sogar Smartwatches – funktionieren. Es bietet Benutzern 240 voreingestellte Nachrichten zur Auswahl, die für einen einfacheren Zugriff in acht Kategorien unterteilt sind.
Das Team musste sich mit zahlreichen technischen Herausforderungen auseinandersetzen: Reflexionen von der Oberfläche, dem Boden und der Küste, die die Signalstärke beeinträchtigten; Bewegungen durch Personen und andere Gegenstände im Wasser, die die Signalübertragung stören können; und unterschiedliche Mikrofon- und Lautsprecherkonfigurationen zwischen Smartphone-Modellen.
Darüber hinaus verändern Smartphones und Smartwatches, die zum Senden und Empfangen von Nachrichten verwendet werden, unter Wasser wahrscheinlich ständig ihre Position.
All diese Faktoren werden im Algorithmus von AquaApp berücksichtigt, der vor dem Senden einer Nachricht die Entfernung zwischen kommunizierenden Geräten und mögliche Störungen abwägt.
Die App erledigt dies über eine „Präambel“, die den Kontakt zwischen zwei Geräten herstellt. Nachdem die besten Bedingungen für die Nachrichtenübermittlung geschaffen wurden, kann die Kommunikation dann gesendet werden, wobei Hindernisse wie Bewegung und Reflexion überwunden werden.
„Wir mussten uns in Echtzeit an diese und andere Faktoren anpassen, um sicherzustellen, dass AquaApp unter realen Bedingungen funktioniert.“ sagt Informatik-Doktorand Justin Chan von der University of Washington.
Die Entwickler arbeiteten an einem eigenen Netzwerkprotokoll zur Unterstützung der App, ähnlich den Protokollen, die von Heim-WLAN-Routern verwendet werden. Bis zu 60 verschiedene Benutzer können in jedem Netzwerk gleichzeitig unterstützt werden.
In Tests in verschiedenen Szenarien stellte das Team fest, dass die App Nachrichten über eine Entfernung von 30 Metern (98 Fuß) effektiv übermitteln konnte. Für kürzere Nachrichten – zum Beispiel Notfall-SOS-Nachrichten – kann die App eine Reichweite von bis zu 100 Metern (fast 330 Fuß) erreichen. Dies alles gelingt ohne große Belastung der Akkulaufzeit.
Es wird noch mehr Softwareentwicklung erforderlich sein, bevor es in den App-Stores erhältlich sein wird, aber wenn Sie sich ein wenig mit Codierung auskennen, können Sie es installieren Open-Source-Code auf einem Android-Handy und testen Sie es selbst.
„Der Zustand der Unterwassernetzwerke ähnelt heute dem ARPANET, dem Vorläufer des Internets, in den 1970er Jahren, als nur wenige Auserwählte Zugang zum Internet hatten.“ sagt der Informatiker Shyam Gollakota von der University of Washington.
„AquaApp hat das Potenzial, diesen Status quo zu ändern, indem es die Unterwassertechnologie demokratisiert und sie so einfach macht wie das Herunterladen von Software auf Ihr Smartphone.“
Die Forscher stellten vor eine Arbeit über ihre Arbeit Bei der ACM SIGCOMM 2022 Konferenz.