Surfen unter Wasser

Forscher an der University at Buffalo wollen Sensoren im Meer über das Internet-Protokoll TCP/IP vernetzen.

Ein amerikanisches Wissenschaftlerteam arbeitet an einem Verfahren, mit dem reguläre Internet-Technik auch unter den Meeresspiegel geholt werden kann – dorthin, wo normale Funkwellen nicht vordringen. "Wir wollen ein Unterwassernetzwerk entwickeln, auf das man per Internet zugreifen kann", erläutert Projektleiter Tommaso Melodia, Juniorprofessor für Elektrotechnik an der University at Buffalo. Mit der Technik könnten dann beispielsweise Erdbeben- oder Tsunami-Sensoren vernetzt oder Meeresbiologen und Geologen bei ihrer Unterwasserforschung geholfen werden.

"Ein drahtloses Netzwerk im Meer würde uns bislang unerreichte Möglichkeiten geben, Daten aus unseren Ozeanen in Echtzeit zu sammeln und zu analysieren. Diese Informationen könnten dann auf Wunsch jedem zur Verfügung gestellt werden, egal ob er mit einem Smartphone oder Computer unterwegs ist. Das könnte im Fall eines Tsunamis oder anderer Katastrophen Leben retten helfen", so Melodia.

Basis für das "Deep Sea Internet" ist eine Anpassung des grundlegenden Netzwerkprotokolls TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol), auf dem das Internet seit den Siebzigerjahren aufbaut. Dieses wurde von Melodia und seinen Kollegen so angepasst, dass es auch auf kommerziellen Unterwassermodems des Herstellers Teledyne Benthos funktionieren kann. Diese Geräte arbeiten derzeit mit proprietärer, geschlossener Netzwerktechnik, die mit TCP/IP nicht kompatibel ist. Mit TCP/IP wären dagegen gebräuchliche Internet-Dienste auch unter Wasser möglich.

Die Teledyne-Benthos-Hardware, 20 Kilo schwere Geräte in Sphärenform mit Kunststoffummantelung, arbeitet mit akustischen Verfahren und hat eine Reichweite von jeweils rund einem Kilometer. Mit drei der Modems bauten Melodia und sein Team ein eigenes kleines TCP/IP-Netz unter Wasser auf. Getestet wurde im stillen Lake Erie, demnächst soll es auch aufs offene Meer gehen.

Besonders schnell ist die Technik allerdings nicht. "Man arbeitet derzeit noch mit Datenraten, die man mit einem Telefonmodem in den Achtzigern erzielt hätte – nur ein paar Kilobit pro Sekunde, manchmal sogar weniger", so Melodia gegenüber dem US-Blatt "Wired". Das reicht für Videoanwendungen natürlich noch nicht, doch zur Übertragung von Texten und Sensordaten würde es ausreichen.

Melodia will deshalb eine Hochfrequenzversion des Teledyne Benthos entwickeln. Das hätte den Vorteil einer deutlichen Geschwindigkeitssteigerung und würde zudem das Meer nicht akustisch belasten – die Teledyne-Benthos-Geräte arbeiten nämlich auf Frequenzen, die sowohl von Mensch als auch Tier gehört werden können. "Die Vernetzung unter Wasser mit akustischen Verfahren ist noch ganz am Anfang und sie entwickelt sich rasch weiter", sagt Melodia, "viele von den Dingen, an denen wir aktuell forschen, haben damit zu tun, eine Basis für schnellere, verlässlichere und sicherere Netzwerke zu schaffen".

Derzeit werden Unterwassermodems bereits zum Übertragen von Sensordaten verwendet. So nutzt die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) die Technik bereits für Tsunami-Warnanlagen, die auf dem Meeresboden installiert sind, um Daten an eine Boje an der Meeresoberfläche zu senden, die diese dann wiederum per Satellit weiterreicht. Würde hier das von Melodia optimierte TCP/IP-Protokoll verwendet, wäre die Technik höchstwahrscheinlich deutlich unkomplizierter, weil alles in einem Netz bliebe. So sind teure Konverter zwischen Modem und Satellitensender notwendig.

Neben Forschungsanwendungen könnte das "Deep Sea Internet" auch Strafverfolgern dienen: An den Küsten der USA kommt es in letzter Zeit häufiger vor, dass Drogenschmuggler versuchen, ihre heiße Ware mit selbstgebauten U-Booten anzulanden. Sensoren im Meer, die per TCP/IP vernetzt sind, könnten hier als Frühwarnsystem dienen, glauben Melodia und sein Team. "Die Möglichkeiten eines Unterwasser-Internet sind quasi endlos." (bsc)