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Akustische Unterwassertelefonie

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Akustische Unterwassertelefonie ist ein Verfahren der Unterwasserkommunikation, bei dem Schall als Übertragungsmedium benutzt wird.

Grundlagen

Wasserschall ist aufgrund der schlechten Ausbreitung elektromagnetischer Wellen insbesondere im Salzwasser eine akzeptable Alternative zur Kommunikation. Die Absorptionskoeffizient von Schall beträgt bei unter 20 kHz weniger als 5 dB/km und nimmt mit sinkender Frequenz stark ab.[1]

Schallwandler beruhen heute auf dem Piezoeffekt, früher auch auf dem magnetostriktiven Effekt. Siehe hierzu auch Unterwassermikrofon und Unterwasserlautsprecher.

System Gertrude

Das System wurde zwischen deutschen U-Booten im Zweiten Weltkrieg eingeführt und praktiziert und war hier unter dem Decknamen Gertrude bekannt.[2] Das Sprachsignal wurde über Amplitudenmodulation in einen höheren Frequenzbereich verschoben, um einen besseren Störabstand zu erreichen. Es handelte sich um Einseitenbandmodulation (oberes Seitenband) mit 9 kHz Trägerfrequenz. Es wurde das in der Telefonie gebräuchliche Frequenzband 300 Hz bis 3 kHz übertragen. Insbesondere im Flachwasser war der Empfang wegen der Mehrwegeausbreitung äußerst schlecht. Es stand auch nur dieser eine Frequenz-Kanal zur Verfügung. Die Reichweite war stark begrenzt und von der Wassertiefe und -temperatur abhängig. Gertrude funktionierte nicht durch die Thermokline. Inzwischen wird Unterwasserkommunikation im Frequenzbereich von 10 Hz bis 1 MHz[3] mit Reichweiten bis 1000 km[1] eingesetzt. Die geringe verfügbaren Bandbreite, die große Latenzzeit, die Mehrwegeausbreitung, die Dämpfung, die Dispersion und der Dopplereffekt stören die Übertragung und lassen oft nur geringe Reichweiten und Datenraten zu.

Anwendungen in der Gegenwart

Heute ist zum Beispiel Unterwassertelefonie zwischen Tauchern mittels Ultraschall gebräuchlich[4]. Außer zur Sprachverständigung sind Datenübertragungen das Hauptanwendungsgebiet der Unterwasserkommunikation. Neben vorwiegend militärischen Anwendungen sei das Tsunami-Frühwarnsystem GITEWS genannt, welches aus einem Drucksensornetz auf dem Meeresboden besteht. Das Kommunikationssystem Deep Siren verspricht einige 100 Kilometer Reichweite.[5][6]

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 https://www.net.in.tum.de/fileadmin/TUM/NET/NET-2011-07-1/NET-2011-07-1_07.pdf M. Grimm: Akustische Unterwasserkommunikation, Arbeit an der TU München, Juli 2011, Seite 45
  2. A. Quaz, W. Konrad: Underwater acoustic communications – UQC-1B "Gertrude", IEEE Communications Magazine, Volume 20 Issue, 2. März 1982, Seiten 24–30, Verlag IEEE Press Piscataway, NJ, USA doi:10.1109/MCOM.1982.1090990
  3. AKYILDIZ, I. F. ;POMPILI, D. ; MELODIA, T.: „Underwater acoustic sensor networks: research challenges“ in Ad Hoc Networks 3 (2005), Nr. 3, S. 257–279
  4. http://www.profrie-dive.de/produktdetails/product/ultraschall-kommunikation-ocean-reef-gsm-dc.html Mitteilung der Firma Wolfgang Friebe/Profrie-Dive
  5. Deep Siren holds key to US submarine communications problem (Link nicht mehr abrufbar) www.defensenews.com
  6. Herstellerbroschüre (Memento vom 31. Juli 2009 im Internet Archive)


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