Investigadores llevan la primera aplicación de mensajería submarina a los teléfonos inteligentes

Un equipo de investigadores de la Universidad de Washington desarrolló AquaApp, la primera aplicación móvil para enviar y recibir mensajes bajo el agua que funciona en los teléfonos inteligentes existentes, sin necesidad de hardware especial. La aplicación supera una serie de desafíos técnicos relacionados con el entorno submarino para permitir la comunicación bidireccional y la creación de redes mientras se realizan actividades subacuáticas como el esnórquel y el buceo. Crédito:Universidad de Washington

Para millones de personas que participan en actividades como esnórquel y buceo cada año, las señales manuales son la única opción para comunicar información de seguridad y dirección bajo el agua. Mientras que los buceadores recreativos pueden emplear alrededor de 20 señales, el vocabulario de los buceadores profesionales puede superar las 200 señales sobre temas que van desde el nivel de oxígeno hasta la proximidad de especies acuáticas y la realización de tareas cooperativas.

La naturaleza visual de estas señales manuales limita su eficacia a distancia y con poca visibilidad. La mensajería de texto bidireccional es una alternativa potencial, pero requiere un costoso hardware personalizado que no está ampliamente disponible.

Investigadores de la Universidad de Washington muestran cómo lograr mensajes submarinos en miles de millones de teléfonos inteligentes y relojes inteligentes existentes utilizando solo software. El equipo desarrolló AquaApp, la primera aplicación móvil para comunicación acústica y redes bajo el agua que se puede usar con dispositivos existentes, como teléfonos inteligentes y relojes inteligentes.

Los investigadores presentaron su artículo que describe AquaApp el 25 de agosto en SIGCOMM 2022.

"Los teléfonos inteligentes dependen de señales de radio como WiFi y Bluetooth para la comunicación inalámbrica. Esos no se propagan bien bajo el agua, pero las señales acústicas sí", dijo el coautor principal Tuochao Chen, estudiante de doctorado de la Universidad de Washington en la Escuela de Ciencias de la Computación Paul G. Allen. &Ingeniería. "Con AquaApp, demostramos la mensajería subacuática utilizando el altavoz y el micrófono ampliamente disponibles en teléfonos inteligentes y relojes. Además de descargar una aplicación a su teléfono, lo único que necesitarán las personas es una funda de teléfono resistente al agua clasificada para la profundidad de su inmersión".

La interfaz de AquaApp permite a los usuarios seleccionar de una lista de 240 mensajes preestablecidos que corresponden a señales manuales empleadas por buceadores profesionales, con las 20 señales más comunes en un lugar destacado para facilitar el acceso. Los usuarios también pueden filtrar mensajes según ocho categorías, incluidos indicadores direccionales, factores ambientales y estado del equipo.

Al desarrollar la aplicación, el equipo tuvo que superar una variedad de desafíos técnicos que nunca antes habían enfrentado en tierra firme.

"El escenario submarino presenta nuevos problemas en comparación con las aplicaciones por aire", dijo el coautor principal Justin Chan, estudiante de doctorado en la Escuela Allen. "Por ejemplo, las fluctuaciones en la intensidad de la señal se agravan debido a los reflejos de la superficie, el suelo y la costa. El movimiento causado por humanos, olas y objetos cercanos puede interferir con la transmisión de datos. Además, los micrófonos y los parlantes tienen diferentes características entre los modelos de teléfonos inteligentes. Tuvimos adaptarse en tiempo real a estos y otros factores para garantizar que AquaApp funcione en condiciones reales".

Otros desafíos incluyeron abordar la tendencia de los dispositivos a cambiar rápidamente de posición y proximidad en la corriente, y los diversos perfiles de ruido que la aplicación podría encontrar debido a la presencia de embarcaciones, animales e incluso aviones que vuelan a baja altura.

El equipo creó un algoritmo que permite que AquaApp optimice, en tiempo real, la tasa de bits y las frecuencias acústicas de cada transmisión en función de determinados parámetros, como la distancia, el ruido y las variaciones en la respuesta de frecuencia entre dispositivos.

Así es como funciona:cuando un usuario quiere enviar un mensaje a otro dispositivo, su aplicación primero envía una nota rápida, llamada preámbulo, al otro dispositivo. AquaApp en el segundo dispositivo ejecuta el algoritmo para determinar las mejores condiciones para recibir el preámbulo. Luego le dice al primer dispositivo que use esas mismas condiciones para enviar el mensaje real.

Los investigadores desarrollaron un protocolo de red para compartir el acceso a la red submarina, similar a cómo las redes WiFi controlan el tráfico de Internet, para admitir la mensajería entre múltiples dispositivos. AquaApp puede acomodar hasta 60 usuarios únicos en su red local a la vez.

El equipo probó la utilidad del mundo real del sistema AquaApp en seis lugares que ofrecen una variedad de condiciones de agua y niveles de actividad, incluso debajo de un puente en aguas tranquilas, en un popular parque frente al mar con fuertes corrientes, junto al muelle de pesca de un concurrido lago y en una bahía con fuerte oleaje. Los investigadores evaluaron el rendimiento de la aplicación a distancias de hasta 113 metros y profundidades de hasta 12 metros.

"Según nuestros experimentos, hasta 30 metros es el rango ideal para enviar y recibir mensajes bajo el agua, y 100 metros para transmitir balizas SoS", dijo Chen. "Estas capacidades deberían ser suficientes para la mayoría de los escenarios recreativos y profesionales".

Los investigadores también midieron el impacto de AquaApp en la vida útil de la batería ejecutando continuamente el sistema en dos teléfonos inteligentes Samsung Galaxy S9 al volumen máximo y con las pantallas activadas. La aplicación redujo la energía de la batería de los dispositivos en solo un 32 % en el transcurso de cuatro horas, lo que se encuentra dentro del tiempo de inmersión máximo recomendado para el buceo recreativo.

"AquaApp lleva la comunicación submarina a las masas", dijo el autor principal Shyam Gollakota, profesor de la Universidad de Washington en la Escuela Allen. "El estado actual de las redes subacuáticas es similar al de ARPANET, el precursor de Internet, en la década de 1970, donde solo unos pocos tenían acceso a Internet. AquaApp tiene el potencial de cambiar ese status quo al democratizar la tecnología subacuática y hacerla tan tan fácil como descargar software en su teléfono inteligente".

Los datos del equipo y el código de código abierto de Android están disponibles en el sitio web de AquaApp. + Explora más