.webp)
Sebuah perangkat teknologi dikembangkan oleh peneliti Massachusetts Institute of Technology (MIT). untuk komunikasi di bawah air jarah jauh. Daya yang dibutuhkan juga rendah.
Perangkat ini dapat digunakan tanpa baterai dalam jarak skala hingga satu killometer. Teknologi ini disebut Piezo-Acoustic Backscatter (PAB).
PAB merupakan teknologi pertama yang memungkinkan jaringan hamburan balik di lingkungan bawah air. Teknologi ini dikembangkan oleh para peneliti dengan tujuan memperluas jangkauan sistem komunikasi bebas baterai. Teknologi ini pada praktiknya cocok digunakan untuk aplikasi seperti akuakultur, prediksi badai pantai, dan pemodelan perubahan iklim.
"Apa yang dimulai sebagai ide intelektual yang sangat menarik beberapa tahun lalu, komunikasi bawah air dengan daya yang jutaan kali lebih rendah. Kini menjadi praktis dan realistis. Meskipun masih ada beberapa tantangan teknis yang menarik untuk diatasi, namun ada jalan yang jelas menuju penerapannya ide tersebut," kata Fadel Adib dilansir dari lamat MIT News, (6/9/2023).
SCROLL TO CONTINUE WITH CONTENT
Teknologi Komunikasi Bawah Air
Hamburan balik bawah air memungkinkan komunikasi berdaya rendah dengan menyandikan data dalam gelombang suara yang dipantulkan, atau dihamburkan, kembali ke penerima. Inovasi-inovasi ini memungkinkan sinyal-sinyal yang dipantulkan menjadi lebih tepat diarahkan pada sumbernya.
Penelitian ini dilakukan oleh Fadel Adib, Dosen Departemen Teknik Elektro dan Ilmu Komputer di Lab Media MIT bersama dengan penulis utamanya yaitu Aline Eid, Asisten profesor di Universitas Michigan. Penelitia ini juga melibatkan Jack Rademacher, Waleed Akbar, Purui Wang, dan Ahmed Allam.
Mereka menguji susunan tersebut di lebih dari 1.500 uji coba eksperimental. Di antaranya di Sungai Charles di Cambridge, Massachusetts, dan di Samudra Atlantik. Mereka juga bekerja sama dengan Woods Hole Oceanographic Institution.
Dari hasil uji, perangkat ini mencapai jangkauan komunikasi 300 meter, 15 kali lebih panjang dari yang ditunjukkan sebelumnya. Namun, mereka harus mempersingkat eksperimen karena kehabisan ruang di dermaga.
Komunikasi Gelombang Suara di Bawah Tanah
Teknologi bawah air ini menggunakan serangkaian node yang terbuat dari bahan "piezoelektrik" untuk menerima dan memantulkan gelombang suara. Ketika mengenai titik-titik piezoelektrik tersebut, gelombang suara akan bergetar dan mengubah energi mekanik menjadi muatan listrik.
Node menggunakan muatan tersebut untuk menyebarkan energi akustik kembali ke sumbernya, dan mengirimkan data yang diterjemahkan berdasarkan urutan refleksi. Akan tetapi, hamburan sinyal yang menyebar ke segala arah hanya sebagian kecil yang kembali ke sumbernya.
Untuk mengatasi tantangan ini, para peneliti memanfaatkan perangkat radio berusia 70 tahun yang disebut rangkaian Van Atta. Meskipun ketika node piezoelektrik dihubungkan dengan susunan Van Atta akan mengurangi efisiensinya. Oleh karena itu, para peneliti menghindari masalah ini dengan menempatkan trafo di antara pasangan node yang terhubung.
Trafo akan mentransfer energi listrik dari satu rangkaian ke rangkaian lainnya sehingga memungkinkan node memantulkan jumlah energi maksimum kembali ke sumbernya.
Selain itu, mereka menggunakan teknik yang disebut peralihan polaritas silang untuk menyandikan data biner dalam sinyal yang dipantulkan. Setiap node akan mempunyai terminal positif dan negatif yang dari masing-masing kedua terminal dihubungkan dengan jenis yang sama.
Jadi, ketika terminal positif dari dua node dihubungkan dan terminal negatif dari dua node dihubungkan, maka sinyal yang dipantulkan adalah 'bit satu'. Sedangkan jika polaritas terminal negatif dan positif dihubungkan satu sama lain, maka pantulan yang dihasilkan adalah 'bit nol'.
"Menghubungkan node piezoelektrik saja tidak cukup. Dengan mengganti polaritas antara dua node, kami dapat mengirimkan data kembali ke penerima jarak jauh," jelas Rademacher.
Model Uji Coba Hamburan Suara
Para peneliti berupaya untuk membangun model analitis yang bisa menentukan batas komunikasi teoritis dan praktis dari teknologi hamburan balik bawah air atau Piezo-Acoustic Backscatter ini.
Mereka menggunakan wawasan dalam pembuatan model plug-and-play. Model ini dilakukan dengan memasukkan informasi oleh pengguna ke dimensi node piezoelektrik dan menerima output-nya sebagai tanda jangkauan sistem komunikasi yang diharapkan.
Kemudian, dari model tersebut mereka evaluasi berdasarkan data dari uji coba eksperimental. Hasilnya menentukan bahwa model tersebut dapat secara akurat memprediksi rentang sinyal akustik yang diarahkan mundur dengan kesalahan rata-rata kurang dari satu desibel.
"Kami menciptakan teknologi kelautan baru dan menerapkannya pada hal-hal yang telah kami lakukan untuk jaringan seluler 6G," kata Adib.
Para peneliti berencana untuk terus mempelajari susunan hamburan balik bawah air menggunakan perahu sehingga mereka dapat mengevaluasi jangkauan komunikasi yang lebih jauh.
Dalam prosesnya, mereka bermaksud untuk merilis alat untuk kepentingan komersial maupun kebutuhan pengembangan penelitian oleh periset lain, lengkap dengan data pendukung.
(twu/twu)
