物聯網(IoT)是由連網對象組成的網絡，能夠收集和共享數據。

在當今數字驅動環境中，物聯網幾乎連接了所有東西，包括家庭、辦公室和汽車，使用戶能夠遠程操作各種物體和設備，以及許多眾所周知的安全威脅。物聯網對眾多行業的好處是顯而易見的，包括在確保安全和預測停機的同時，實時遠程監控設備的潛力。

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但是，將物聯網部署到任何地方(例如在水下環境中)仍然存在一些技術挑戰。隨著物聯網的擴展，人們很容易想到物聯網在水下的不同表現方式。而這就是水下物聯網的由來。

水下物聯網(IoUT)被描述為一個由智能的、相互連接的水下物體組成的全球網絡，該網絡可以對巨大的未探測水體進行監控。大海不僅廣闊，而且深邃，迄今為止人類也未能完全掌握海洋的秘密，并且在海洋深處還有很多人類未曾踏足的地方。信不信由你，我們目前對月球表面的了解比我們對海洋的了解還要多。大約71%的地球表面被海洋覆蓋，其中海洋溫度決定了我們氣候和風的模式，并且也強烈影響著地球陸地上的其他生命。

我們還知道，無線電波在海水中會隨著時間推移而衰減，并且水聲通信很容易被竊聽，不隱秘。雖然物聯網已經改變了我們看待網絡隱私的方式，并且開發人員正在采用統一編碼來確保我們的安全，但是當我們進入水下時，我們能真正期待什么呢?

讓我們來看看。

激動人心的發展

我們知道物聯網的未來是光明的。據預測，到2021年，將有多達250億臺設備連網，因此人們很容易想象自己的行業會受到什么影響。但是，水下物聯網才剛剛起步。許多科學家認為，光可能是水下物聯網得以實現的關鍵。

位于沙特阿拉伯圖瓦爾的阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)的研究人員建議研究同步光波信息和功率傳輸(SLIPT)配置來將能量和數據傳輸到水下電子設備，從而使用水下光通信。

SLIPT系統被認為是一個非常可行的選擇。例如，人類在對水下設備進行檢查時，SLIPT比手勢信號更不容易出錯，比基于超聲波語音的通信器更不容易出現聽覺混亂。值得注意的是，迄今為止，手勢仍然是潛水員之間常見的交流方式。

研究人員認為，SLIPT可以幫助在難以接近的區域為設備充電，這些區域的持續充電是困難和昂貴的或不可能的，并且設想水面上的船舶或船只向水下機器人或海底物聯網傳感器發送光通信。

水面浮標或無人機也可用于向海底注入電能，并同時接收數據。雖然SLIPT在投入使用前仍有許多開發工作需要完成，但研究人員看到了它的潛力。

在美國，Sigfox美國公司透露，格洛斯特創新公司選擇了其物聯網網絡，用簡單的設備記錄海底數據，這些設備有可能連接到30多萬個馬薩諸塞州的龍蝦誘捕器。通過這項被稱為“ LobsterNet”的計劃，美國Sigfox公司將提供低功耗廣域網連接，使這些設備能夠每天在海底傳輸海洋酸度、深度、溫度和其他數據。最初，格洛斯特創新公司將利用這些數據使漁民能夠更有效地定位和跟蹤龍蝦誘捕器，并最終幫助藍色經濟。

北約科學與技術組織(NATO STO)正在使用SPOT Trace技術部署物聯網解決方案，以進一步了解世界各地的海洋。位于意大利拉斯佩齊亞的北約STO海事研究和實驗中心(CMRE)的研究小組正在將浮潛設備嵌入自由漂浮的浮標中，并將它們漂浮在地中海和北極水域，以監測地表漂移行為。SPOT Trace跟蹤這些“漂移者”的移動，并通過Globalstar的低地球軌道(LEO)衛星網絡傳輸它們的位置數據。

位于紅海沿岸的KAUST多年來一直參與另一個技術探索領域，包括創建一些早期的、開創性的水下數據通信。2015年，它使用450納米激光(每秒4.8千兆)進行了16-QAM-OFDM傳輸。正交頻分復用(OFDM)將單個數據流分成多個信道，以減少干擾。

有趣的是，對于數據中心來說，海洋正變得越來越重要。世界人口的很大一部分位于沿海地區，而不是內陸地區，而且我們正在經歷向邊緣計算的轉變，這種計算使資源更靠近數據源。此外，對服務器冷卻的需求也越來越大，這是海水可以提供的。作為為服務器供電的一種方法，即使是波浪能也意味著海洋和數據正在交織在一起。

2018年，微軟在蘇格蘭奧克尼群島海岸線附近的海平面以下117英尺處部署了看起來像潛水艇一樣的水下數據中心，以服務位于海岸沿線的用戶。此外，盡管許多人認為我們的通信是通過衛星進行的，但幾乎所有的洲際通信實際上都是通過海底光纜在水下進行的。這些花園軟管般大小的光纜幾乎可以容納所有國家公共互聯網流量。

但是，這些發展并不是全新協同的一部分。除了生態監測驅動因素之外，海洋計算被廣泛探索的最有說服力和最重要的原因之一是，在公海，沒有應付租金，也沒有管轄權。

氣候變化的影響

我們的網絡連接和網絡安全每天都受到各種不良影響的威脅，其中之一是氣候變化，不幸的是，我們對此無能為力。

最近的一項研究將海平面入侵預測疊加在美國重要的互聯網基礎設施地圖上，揭示到2033年，氣候變化將使成千上萬公里的光纜以及成百上千的其他關鍵基礎設施被海洋淹沒。已經部署的大部分基礎設施都在海岸附近，盡管其中一些基礎設施可能是防水的，但幾乎沒有設計為完全在水下作業。

在互聯網商業化開始的時候，組織就開始了他們自己的網絡基礎設施部署。每個組織都堅持自己的政策和戰略，并根據當前的需要進行部署。不幸的是，這一過程發生在很久以前，而網絡抵御不可預見的洪水事件從未成為規劃的一部分。

邁阿密、西雅圖和紐約是美國最脆弱的城市，但考慮到互聯網的運作方式，其后果不會僅僅集中在這些地區，因為通過受影響地區傳輸的所有數據鏈路都可能受到影響。再加上研究人員只觀察了美國的基礎設施，同樣的問題在世界各國都可能是一個挑戰，因此，很明顯我們面臨著一個大問題。

一些網絡巨頭，例如AT&T和Verizon，已經意識到了這個問題，并正在安裝能夠抵御海平面不斷上升的系統。但事實仍然是，大部分已安裝的互聯網技術沒有考慮到氣候變化的后果。

總結

然而，水下物聯網的未來不僅僅只有陰霾，SUNRISE項目就證明了這一點。這個由歐盟資助的項目已經建造并測試了水下機器人原型，這些機器人模仿海洋動物交流。它們使用強度降低的聲音信號和不干擾動物的波頻。

SUNRISE團隊已經證明，水下無人機能夠實時傳輸數據，并能夠傳達和確認簡單的指令。這種無人機使用“Janus”語言相互交流。獲準在地中海試運行的無人機原型已經協助在葡萄牙波爾圖找到了一個失蹤的貨柜。

盡管水下物聯網剛剛起步，但它仍顯示出很大的潛力。它目前處于“研發過程”中，由國家資助的組織贊助。用不了多久，“事物”之間的連接和交流就會變得安全，并且軟件也會得以全面開發