Abstract-En viktig aspekt av att distribuera vetenskapliga sensorer i havet är tillförlitlig undervattenskommunikation. Vi har utvecklat ett optiskt kommunikationssystem som kompletterar och integrerar med ett akustiskt system för att ge undervattenskommunikation som är kapabel till hög data-hastighet och låg latens i klart vatten i kombination med lång räckvidd och robusthet i närvaro av hög turbiditet. Denna kombinerade optiska/akustiska telemetriteknik testades nyligen vid ett borrhålsobservatorium för CORK (Cirkulation obviation Retrofit Kit) i det djupa havet i nordöstra Stilla havet. En CORK är ett havsbottensystem för att försegla ett borrhål från det överliggande havet så att hydrologiken under havsbottnen i sedimenten och den vulkaniska källaren kan behålla sitt förborrande trycktillstånd. CORKs är instrumenterade med nedhål termistor strängar och tryckgivare och vanligtvis besöks på en semi-regelbunden basis av submersible för att ladda ner data och för att samla fysiska prover av underjordiska vätskor. Vi använde det optiska telemetrisystemet (OTS) vid Hole 857D CORK i 2420 m vattendjup med hjälp av den nedsänkbara ALVIN i juli 2010. OTS var ansluten till den befintliga undervattenskontakten på CORK för att tillhandahålla inte bara ett optiskt och akustiskt kommunikationsgränssnitt utan också ytterligare datalagring och batterieffekt för CORK att prov på en ökad 1 Hz data-hastighet. Med hjälp av en CTD-monterad OTS liknande havsbottenenhet kunde vi etablera en optisk kommunikationslänk på 100 meter i hastigheter på 1, 5 och 10 megabitar per sekund (Mbps) utan några fel. Efterföljande tester gjordes för att fastställa det optiska intervallet för de olika datahastigheterna och systemets optiska effekt. Efter cirka 1 vecka upprepade vi CTD-OTS-experimentet och laddade ner 20 Mb data över en 5 Mbps-länk på 80 m avstånd. CORK-OTS kommer att finnas kvar i CORK under ett år. Vårt optiska telemetrisystem (OTS) gör det möjligt att använda snabbare datahastigheter för in situ-mätningar som tidigare begränsades av dataöverföringstider från en undervattensfarkost. OTS gör det också möjligt för icke nedsänkbara fartyg att oftare förhöra Corks borrhålsobservatorium med hjälp av en mottagare som sänks med tråd från ett tillfällesfartyg. I framtiden skulle autonoma fordon kunna förhöra sådana havsbottenobservatorier i en "data-mule" konfiguration och sedan docka vid en havsbotten kabelt nod för att ladda ner data. Även om borrhålsobservatorier i slutändan kan kopplas till undervattenskablar som sänder realtidsdata tillbaka till land utgör de ett utmärkt tillfälle att testa optiska kommunikationsmetoder för fritt vatten. Denna tillämpning av optisk kommunikation på havsbotten skulle kunna användas för ett antal andra typer av havsbottensensorer som kanske inte är kopplade till ett kabelnät. De lärdomar som vi har lärt oss av våra utvecklingsinsatser från Cork kommer att gå långt för att etablera livskraften hos optisk undervattenskommunikation för en mängd autonoma havsbottensensorsystem i framtiden.
I ett uppföljande papper, Farr et al. visa hur den optiska kapaciteten hos det föreslagna integrerade systemet avsevärt utökar bandbredden hos en Cork havsbotten borrhål observatorium REF.
Optical communication system expands CORK seafloor observatory's bandwidth
{'venue': 'OCEANS 2010 MTS/IEEE SEATTLE', 'journal': 'OCEANS 2010 MTS/IEEE SEATTLE', 'mag_field_of_study': ['Engineering']}