Le pouvoir de la lumière pour l'Internet des objets sous-marins

Un système capable de transmettre simultanément de la lumière et de l'énergie à des dispositifs d'énergie sous-marine est en cours de développement chez KAUST. Internet auto-alimenté des objets sous-marins (IoUT) qui recueille l'énergie et décode les informations transférées par les faisceaux lumineux peut améliorer la détection et la communication dans les mers et les océans. Les chercheurs de KAUST sont en train de résoudre certains des nombreux défis liés à l'utilisation de cette technologie dans des environnements aussi difficiles et dynamiques.

"Les communications sous-marines acoustiques et par ondes radio sont déjà utilisées, mais les deux présentent d'énormes inconvénients. La communication acoustique peut être utilisée sur de grandes distances mais manque de furtivité (ce qui la rend détectable par un tiers) et ne peut accéder qu'à une petite bande passante", explique un étudiant en master Jose Filho. "De plus, les ondes radio perdent leur énergie dans l'eau de mer, ce qui limite leur utilisation dans les profondeurs peu profondes. Elles nécessitent également un équipement encombrant et beaucoup d'énergie pour fonctionner", explique-t-il.

«La communication optique sous-marine fournit une bande passante énorme et est utile pour transmettre de manière fiable des informations sur plusieurs mètres», explique le co-premier auteur Abderrahmen Trichili. "KAUST a effectué certains des premiers tests de communication sous-marine à haut débit, établissant des records sur la distance et la capacité de transmission sous-marine en 2015."

Sous la direction de Khaled Salama, Filho, Trichili et son équipe étudient l'utilisation de configurations simultanées d'ondes lumineuses et de transfert de puissance (SLIPT) pour transmettre l'énergie et les données aux appareils électroniques sous-marins.

"SLIPT peut aider à charger des appareils dans des endroits inaccessibles où une alimentation continue est coûteuse ou impossible", explique Filho.

Dans une expérience, l'équipe KAUST a pu charger et transmettre des instructions à travers un réservoir d'eau de 1,5 mètre de long à un panneau solaire sur un capteur de température immergé. Le capteur a enregistré les données de température et les a enregistrées sur une carte mémoire, puis les a transmises à un récepteur lorsque des informations dans le faisceau lumineux lui ont demandé de le faire.

Dans une autre expérience, la batterie d'une caméra immergée au fond d'un réservoir alimenté en eau de la mer Rouge a été chargée via son panneau solaire en moins d'une heure et demie par une source laser partiellement submergée et alimentée de l'extérieur. La caméra complètement chargée a pu retransmettre des vidéos d'une minute vers l'émetteur laser.

«Ces démonstrations ont été les premiers appareils autonomes à collecter de l'énergie, à décoder des informations et à exécuter une fonction particulière – dans ce cas, la détection de la température et le streaming vidéo», explique Salama.

L'équipe KAUST travaille actuellement sur le déploiement de configurations SLIP sous-marines. Ils trouvent des moyens de surmonter les effets de la turbulence sur la réception sous-marine et étudient l'utilisation de la lumière ultraviolette pour les transmissions qui font face à des obstacles sous-marins. Ils développent également des algorithmes intelligents de positionnement optique sous-marin qui pourraient aider à localiser les dispositifs relais configurés pour étendre les plages de communication des dispositifs IoUT.

Leurs recherches et celles d'autres personnes dans le domaine pourraient finalement conduire au déploiement de capteurs sous-marins autonomes pour suivre les effets du changement climatique sur les récifs coralliens, détecter l'activité sismique et surveiller les oléoducs. Cela pourrait également conduire au développement de petits robots autonomes pour des opérations de recherche et de sauvetage sous-marines plus précises et étendues.