Статистика скорости передачи и дальности подводных акустических модемов (2026): более 55 показателей о скорости и дальности, задержке и стандарте JANUS

Статистика подводных акустических модемов 2026: данные сонара 58 кбит/с с глубины 7 000 м против базовых 80 бит/с НАТО. Дальность, задержка, мощность, рынок.

JAMSTEC передала данные сонара с максимальной скоростью около 58 кбит/с с автономного подводного аппарата, работавшего на глубине от 7 000 до 7 500 метров в Японском жёлобе в ноябре 2025 года (JAMSTEC, пресс-релиз об Urashima 8000 2026), тогда как единственный открытый международный стандарт подводных акустических сообщений, JANUS от НАТО, по-прежнему работает с базовой скоростью 80 бит/с (см. раздел 4). Между этими двумя числами лежит вся физика проблемы: звук в морской воде распространяется со скоростью около 1 500 м/с, а акустические сигналы теряют от 0,1 до 4 дБ на km там, где радио теряет от 3,5 до 5 дБ на метр (Schirripa Spagnolo et al., Sensors 2020). Этот обзор посвящён линиям связи между подводными аппаратами, датчиками и буями, а не океаническому шуму, который мы разобрали в нашей статистике подводной акустики и океанского сонара; о проводной альтернативе на морском дне см. нашу статистику подводных волоконно-оптических кабелей. Мы свели данные Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), NATO Centre for Maritime Research and Experimentation (CMRE), Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), IEEE Journal of Oceanic Engineering, NOAA, рецензируемых статей в PubMed Central и arXiv, а также спецификаций производителей, которые мы помечаем как заявления производителя.

Кратко (TL;DR)

  • Около 58 кбит/с данных сонара передано акустическим способом с глубины от 7 000 до 7 500 м во время погружения в ноябре 2025 года (JAMSTEC, пресс-релиз об Urashima 8000 2026).
  • Около 0,5 секунды времени распространения туда и обратно на линии всего в 400 м (Qarabaqi и Stojanovic, Statistical Modeling of a Shallow Water Acoustic Communication Channel 2009).
  • Линии длиной 100 км и более передают 1 кбит/с и менее, тогда как линии длиной 1 км и менее достигают до 100 кбит/с (Xu, Irigoien и Alouini, обзор в arXiv 2024).
  • 600 км безошибочной передачи, но всего со скоростью 37,5 бит в секунду (исследование Northwestern Polytechnical University, по сообщению South China Morning Post 2025).
  • JANUS обнародован как STANAG 4748 НАТО 24 марта 2017 года и по состоянию на 2024 год остаётся единственным открытым стандартом цифровой подводной акустической связи (Petroccia и Alves, NATO CMRE, OCEANS 2024).
  • До 34,5 кбит/с для полезной нагрузки быстрого режима JANUS на 96-134 кГц на расстояниях от 11 до 415 м (Li и Zheng, IEEE Journal of Oceanic Engineering 2022).
  • 5 388 бит/с - максимальная пакетная скорость WHOI Micro-Modem, но измеренная пропускная способность по одному каналу составила 3 343 бит/с (WHOI Acoustic Communications Group 2026).
  • 10 uW потребления в режиме ожидания у маломощного исследовательского модема, который передаёт при мощности около 120 мВт (Sanchez et al., Sensors 2012).
  • Акустическое затухание от 0,1 до 4 дБ на km против 3,5-5 дБ на метр у радио в воде (Schirripa Spagnolo et al., Sensors 2020).
  • Мировой рынок в USD 727,3 миллиона в 2024 году с ростом 7,7% в год до 2034 года (Global Market Insights 2025).

1. Физика канала: скорость звука, задержка и эхо

Любая акустическая линия платит временной штраф, которого радиоинженеры никогда не видят. При скорости около 1 500 м/с сообщению требуется примерно 0,67 секунды, чтобы пройти километр в одну сторону (1 000 м, делённые на 1 500 м/с), поэтому вопрос и подтверждение на расстоянии 1 км занимают заметно больше секунды ещё до какой-либо обработки. В измеренном канале на мелководье время распространения туда и обратно всего на 400 м составило около 0,5 секунды (Qarabaqi и Stojanovic, Statistical Modeling of a Shallow Water Acoustic Communication Channel 2009).

Вторая проблема - многолучевое распространение: копии одного и того же сигнала приходят разными путями, отражаясь от поверхности и дна, и накладываются друг на друга. Это та же проблема эха, с которой речевые системы борются в помещениях (см. нашу статистику акустического эхоподавления), но растянутая на миллисекунды и постоянно меняющаяся. Время когерентности, то есть то, как долго канал остаётся достаточно похожим, чтобы считать его неизменным, определяет, как часто приёмнику приходится заново его изучать. Движение усугубляет ситуацию: группа акустических технологий JAMSTEC отмечает, что аппарат, идущий со скоростью 10 узлов, создаёт доплеровские сдвиги (изменения частоты, вызванные движением), намного превышающие всё, с чем сталкивается радиосвязь в воздухе.

ПоказательЗначениеИсточник
Номинальная скорость звука в морской водеоколо 1 500 м/сQarabaqi и Stojanovic 2009
Влияние эффекта Доплера на подводные акустические линии по сравнению с радиосвязью в воздухебольше на 4-5 порядковJAMSTEC Underwater Acoustic Technology Research Group 2026
Время распространения туда и обратно на линии 400 м в воде глубиной 10 моколо 0,5 сQarabaqi и Stojanovic 2009
Дополнительная задержка эха, путь которого на 15 м длиннее прямого10 мсQarabaqi и Stojanovic 2009
Время когерентности канала при доплеровском разбросе 0,2 Гц (3 дБ)около 5 сQarabaqi и Stojanovic 2009
Затухание сигнала: акустика против радио против оптики (чистая океанская вода)0,1-4 дБ/km против 3,5-5 дБ/m против 0,39 дБ/mSchirripa Spagnolo et al., Sensors 2020
Оптическое затухание в мутной воде11 дБ/mSchirripa Spagnolo et al., Sensors 2020

Контекст: канал Qarabaqi и Stojanovic измерялся в полосе от 8 до 18 кГц; та же статья сообщает, что средняя принимаемая мощность может колебаться на несколько dB в течение нескольких секунд. Самые свежие доступные данные: Qarabaqi и Stojanovic, 2009; Schirripa Spagnolo et al., 2020. Физика не изменилась, но более новые полевые наборы данных в открытом доступе редки.

2. Компромисс между скоростью и дальностью

Определяющая статистика этой области - не скорость, а произведение: скорость передачи данных, умноженная на расстояние. Более высокие частоты несут больше бит, но быстро поглощаются, поэтому за каждый дополнительный километр приходится платить полосой пропускания. Китайское исследование на озере 2008 года сравнивало себя с «общепризнанным» эталоном в 40 км·kbps и превзошло его, получив 9,09 кбит/с на 5 км, что даёт 9,09 × 5 = 45,45 км·kbps (Shen et al., Journal of Northwestern Polytechnical University 2008). Конструкции с несколькими преобразователями с тех пор подняли этот потолок на порядок, как показывает таблица.

Та же логика определяет выбор частот. Обзор «умного океана» 2024 года от Xu, Irigoien и Alouini относит сигналы 1-10 кГц к линиям в десятки или даже сотни километров при скорости лишь в десятки-сотни бит в секунду, а сигналы от 100 кГц до 1 МГц - к линиям от десятков до нескольких сотен метров. Милица Стоянович, ведущий исследователь в этой области, сказала IEEE Spectrum в 2017 году, что 11,5 кГц подходит примерно для 1-10 км, тогда как для линий в 10-100 км нужны частоты около 1 кГц.

ПоказательЗначениеИсточник
Типичная скорость передачи данных на линиях длиной 100 км и более1 кбит/с и менееXu, Irigoien и Alouini, arXiv 2024
Типичная скорость передачи данных на линиях длиной от 5 до 100 кмоколо 10 кбит/сXu, Irigoien и Alouini, arXiv 2024
Типичная скорость передачи данных на линиях длиной от 1 до 5 кмоколо 20 кбит/сXu, Irigoien и Alouini, arXiv 2024
Типичная скорость передачи данных на линиях длиной 1 км и менеедо 100 кбит/сXu, Irigoien и Alouini, arXiv 2024
Произведение скорости на расстояние, названное международным эталоном40 км·kbpsShen et al., J. Northwestern Polytechnical University 2008
Испытание OFDM на озере на 5 км (OFDM распределяет данные по множеству параллельных тонов)9,09 кбит/с при частоте битовых ошибок 10^-4Shen et al. 2008
Многолучевая MIMO-линия JAMSTEC (несколько преобразователей передают параллельно)более 600 кбит/с·km, более чем в 10 раз превышает существующие устройстваJAMSTEC Underwater Acoustic Technology Research Group 2026
Полезная полоса пропускания: акустические против оптических линий1-100 кГц против 150 МГцSchirripa Spagnolo et al., Sensors 2020

Примечание о крайних значениях: полосы из обзора - это типичные значения, а не пределы; полевые рекорды из раздела 3 лежат на обоих полюсах. Самые свежие доступные данные по эталону 40 км·kbps: Shen et al., 2008.

3. Полевые рекорды и морские испытания

Рекорды делятся на два лагеря: расстояние и глубина. Китайская команда сообщила о 600 км безошибочной передачи всего со скоростью 37,5 бит в секунду, с использованием модуляции QPSK и решётки из 8 гидрофонов на буе над водой средней глубиной около 5,5 км (South China Morning Post 2025; подробности через Indian Defence Review 2025). При 1 500 м/с каждый бит на этой линии приходит примерно через 400 секунд после отправки (600 000 м, делённые на 1 500 м/с), то есть почти через 7 минут.

На другом полюсе испытание Urashima 8000 от JAMSTEC передавало данные сонара с морского дна на судно прямо во время погружения, позволяя экипажу замечать сооружения высотой от 2 до 5 м и корректировать план по ходу миссии. Наклонная дальность, то есть расстояние по прямой между аппаратом на глубине и приёмником, - это то, что указывает большинство испытаний; в исследовании 2025 года с акустическим подводным глайдером она превысила 5 км (Zou и Sun, Sensors 2025).

ПоказательЗначениеИсточник
Самая длинная из сообщённых безошибочных линий (исследование в Acta Acustica)600 км при 37,5 бит/сNorthwestern Polytechnical University, по сообщениям SCMP и Indian Defence Review 2025
Скорость передачи данных сонара с Urashima 8000 с глубины от 7 000 до 7 500 м (ноябрь 2025 года)около 58 кбит/с максимум пользовательских данных; модем около 80 кбит/с эффективной скорости на 6 500 мПресс-релиз JAMSTEC 2026
Линия между двумя аппаратами, движущимися со скоростью 10 узлов относительно друг друга, на мелководьеболее 40 кбит/сJAMSTEC Underwater Acoustic Technology Research Group 2026
Максимальная наклонная дальность акустического подводного глайдера (модем 8-16 кГц, морской район глубиной около 1 800 м)5 113 мZou и Sun, Sensors 2025
Скорости полезной нагрузки быстрого режима JANUS (BPSK, QPSK, 8-PSK) в испытаниях на озере и у берега, от 11 до 415 м11,5, 23 и 34,5 кбит/сLi и Zheng, IEEE Journal of Oceanic Engineering 2022
Прибрежное испытание, нагрузка BPSK: частота битовых ошибок и частота ошибок пакетовоколо 0,13 × 10^-3 и 0,8%Li и Zheng 2022
Линия обсерватории на рыбной ферме с коммерческим модемом cNODE MiniS (21-31 кГц)до 6,0 kbit/s на расстоянии около 300 мBergh et al., Sensors 2024
Потерянные пакеты в стендовом испытании обсерватории при минимальной акустической мощности2 из 5 933Bergh et al., Sensors 2024

Контекст: исследование обсерватории (Bergh et al., Sensors 2024) обнаружило фоновый шум в диапазоне 3-35 кГц и сильные всплески эхолотов на 35-55 кГц, прямо внутри распространённых полос модемов; судоходство - ещё один крупный источник шума, о котором мы писали в нашей статистике кавитационного шума гребных винтов. Саму статью о 600 км получить не удалось, поэтому её цифры опираются на сообщения прессы (см. Наблюдение по данным).

4. JANUS: база совместимости НАТО

Узкое место для многих операторов - не скорость, а то, что модемы разных производителей не понимают друг друга. Учёный CMRE João Alves описал ситуацию как «подводную связь Дикого Запада» (IEEE Spectrum 2017). JANUS отвечает намеренно скромным и устойчивым сигналом, который может реализовать любой модем: базовая скорость 80 бит/с в полосе около 11,5 кГц, выбранной как общая точка встречи. STANAG - это соглашение НАТО о стандартизации; этот распространяется без грифов секретности, поэтому им могут пользоваться и гражданские операторы (Petroccia и Alves, NATO CMRE, OCEANS 2024).

Скорость можно наращивать поверх. В экспериментах с быстрыми режимами в Lehigh University структура JANUS была перенесена в полосу 96-134 кГц и несла полезную нагрузку до 34,5 кбит/с, примерно в 431 раз больше базовой скорости (34 500, делённые на 80).

ПоказательЗначениеИсточник
Базовая скорость передачи данных JANUS80 бит/сLi и Zheng, IEEE Journal of Oceanic Engineering 2022
Центральная частота и полоса JANUSцентр 11,52 кГц, полоса от 9,44 до 13,6 кГц (шириной 4,16 кГц)Li и Zheng 2022
Пары тонов скачкообразной перестройки частоты и размер базового пакета13 пар тонов; 64-битный пакет, закодированный в 144 чипаLi и Zheng 2022
Дата обнародования JANUS как STANAG 4748 НАТО24 марта 2017 годаPetroccia и Alves, OCEANS 2024
Открытые международные стандарты цифровой подводной акустической связи на 2024 год1 (JANUS - единственный)Petroccia и Alves, OCEANS 2024
Время разработки в CMRE до признания НАТОоколо 10 летOcean News and Technology 2017
Полезная нагрузка пакета, описанная при запуске56 бит, за которыми следует проверка избыточностиIEEE Spectrum 2017
Пауза перед передачей, чтобы ближайшие устройства могли подготовитьсяоколо 400 мсIEEE Spectrum 2017

Контекст: история разработки взята из Ocean News and Technology 2017. Самые свежие доступные данные по цифрам Spectrum: 2017 год; в статье CMRE 2024 года упоминается более новая редакция STANAG.

5. Номинал против реальности: исследовательские и коммерческие модемы

Заявленные скорости - это пиковые пакетные скорости, то есть скорость во время передачи пакета, а не то, что получает пользователь, когда учтены паузы, время декодирования и подтверждения. WHOI Micro-Modem, рабочая лошадка исследователей, ясно показывает этот разрыв: его самый быстрый тип пакета передаёт с пиковой скоростью 5 388 бит/с, но обеспечивает 3 343 бит/с пропускной способности по одному каналу, около 62% (3 343, делённые на 5 388), по данным WHOI Acoustic Communications Group.

Коммерческие спецификации подтверждают компромисс между скоростью и дальностью, но указывают значения «до» для лучшего случая, поэтому мы помечаем их как заявления производителя. В списке моделей LinkQuest UWM3000H достигает 6 000 м при 80-320 бит/с, что меньше 1% максимальной скорости UWM2200 (320, делённые на 38 400, = 0,83%).

ПоказательЗначениеИсточник
Пиковая пакетная скорость WHOI Micro-Modem, PSK Скорость 5 (самая быстрая) против FSK Скорость 0 (самая устойчивая)5 388 бит/с против 80 бит/сWHOI Acoustic Communications Group 2026
Измеренная пропускная способность WHOI Micro-Modem, Скорость 5, одноканальный против четырёхканального приёмника3 343 бит/с против 1 622 бит/сWHOI Acoustic Communications Group 2026
Полный цикл отправки и подтверждения на дальности 1 500 моколо 15,5 сWHOI Acoustic Communications Group 2026
Дальность и скорость передачи данных LinkQuest UWM2200до 1 000 м при 19 200-38 400 бит/сСписок продукции LinkQuest (заявление производителя)
Дальность и скорость передачи данных LinkQuest UWM3000Hдо 6 000 м при 80-320 бит/сСписок продукции LinkQuest (заявление производителя)
Скорость передачи данных Sonardyne Modem 6 в полосе 20-34 кГц200-9 000 бит/с; рабочая глубина до 5 000 мСтраница продукта Sonardyne (заявление производителя)
Семейство модемов EvoLogics S2C Rскорости передачи данных до 33 кбит/с; рабочая дальность до 8 000 мПрофиль EvoLogics на Naval Technology (заявление производителя)

Контекст: цифры производителей взяты со страницы Sonardyne Modem 6 и из профиля EvoLogics на Naval Technology. В списке LinkQuest есть также UWM10000 с дальностью до 10 000 м при 2 500-5 000 бит/с (заявление производителя).

6. Бюджеты мощности и энергии

Датчики и аппараты на батареях живут или умирают в зависимости от бюджета передачи. WHOI Micromodem-2 требуется около 30 Вт номинально для передачи, но при приёме он потребляет около 300 мВт, разница в 100 раз (30 Вт, делённые на 0,3 Вт), согласно статье о конструкции WHOI Micromodem-2. Именно поэтому сенсорные сети предпочитают короткие редкие сообщения и глубокие спящие состояния.

Исследовательские разработки опускают нижнюю границу: модем ITACA в простое потреблял 10 uW, а для передачи использовал около 120 мВт, правда, всего на 1 кбит/с при 240 м. На верхнем конце производители заявляют передатчики в 100 Вт (Popoto, заявление производителя 2019).

ПоказательЗначениеИсточник
Мощность передачи WHOI Micromodem-2 для 185 дБ отн. 1 мкПа на 1 м (уровень источника)30 Вт номинально, диапазон 8-48 ВтWHOI, статья о Micromodem-2 2010
Потребление Micromodem-2 при приёме против спящего режима (приём у Micromodem-1: 158 мВт)около 300 мВт против 165 uW при 5 VWHOI, статья о Micromodem-2 2010
Мощность передатчика модема Popoto и размер платы100 Вт на комплекте плат 60 мм × 90 ммPopoto (заявление производителя) 2019
Маломощный модем ITACA: ожидание против приёма против передачи10 uW против 24 мВт против около 120 мВтSanchez et al., Sensors 2012
Мощность модема акустического подводного глайдера в режиме ожиданиявсего 5 мВтZou и Sun, Sensors 2025
Типичная мощность акустической передачи в сравнении акустики, радио и оптики10 ВтSchirripa Spagnolo et al., Sensors 2020
Срок работы батареи Sonardyne Modem 6 (8307), щелочная против литиевой833 дня против 1 390 днейСтраница продукта Sonardyne (заявление производителя)

Контекст: в статье об ITACA сообщается, что потребление при приёме у более ранних исследовательских модемов, как правило, превышало 200 мВт. Самые свежие доступные данные: статья о WHOI Micromodem-2, 2010; Sanchez et al., 2012. Более новые данные WHOI по мощности есть на его сайте только в виде таблицы-изображения.

7. Размер рынка и действующие развёртывания

Оценки рынка расходятся примерно в 20 раз: от USD 96,4 миллиона до USD 1,95 миллиарда за один и тот же год (1,95 миллиарда, делённые на 96,4 миллиона, = 20,2). Средняя оценка Global Market Insights - USD 727,3 миллиона в 2024 году (GMI 2025), причём Teledyne и L3Harris вместе занимают около 20%. Разброс показывает, что определения охвата различаются, поэтому любую отдельную цифру следует цитировать вместе с названием издателя.

Самое долговечное публичное развёртывание - сеть DART NOAA для предупреждения о цунами, где акустическая линия передаёт данные о давлении от донного регистратора на поверхностный буй (NOAA National Data Buoy Center).

ПоказательЗначениеИсточник
Мировой объём рынка в 2024 году, прогноз и ростUSD 727,3 миллиона; около USD 1,5 миллиарда к 2034 году при 7,7% CAGRGlobal Market Insights 2025
Мировой объём рынка в 2024 году и прогноз на 2033 годUSD 1,95 миллиарда; USD 3,96 миллиарда к 2033 году при 8,2% CAGRSkyQuest через Global Information Inc. 2025
Мировой объём рынка в 2024 году и прогноз на 2030 годUSD 96,4 миллиона; USD 198,9 миллиона к 2030 году при 12,8% CAGRMarket Glass через Global Information Inc. 2025
Доля модемов для мелководья и доля линий «точка-точка», 2024 годболее 40% и около 50%Global Market Insights 2025
Доля США на североамериканском рынке, 2024 годоколо 80%Global Market Insights 2025
Размер сети DART, достигнутый в марте 2008 года39 станцийNOAA National Data Buoy Center
Интервал донных измерений DART и передача данных в стандартном режимекаждые 15 секунд; отчёты каждые 6 часовNOAA National Data Buoy Center
Станции DART, обслуживаемые NOAA по состоянию на 2020 год, по бассейнам32 в Тихом океане, 7 в АтлантическомDOSITS 2021

Контекст: альтернативные оценки взяты из описания отчёта SkyQuest и описания отчёта Market Glass; разбивка по бассейнам - из DOSITS (University of Rhode Island). Самые свежие доступные данные по числу станций DART: NOAA NDBC 2008 и DOSITS 2020.

Итоги: скорость передачи и дальность подводных акустических модемов в цифрах

ПоказательЗначениеИсточник
Номинальная скорость звука в морской водеоколо 1 500 м/сQarabaqi и Stojanovic 2009
Задержка в одну сторону на 1 кмоколо 0,67 сРасчёт: 1 000 м, делённые на 1 500 м/с
Акустическое против радио затухания в морской воде0,1-4 дБ/km против 3,5-5 дБ/mSchirripa Spagnolo et al. 2020
Типичная скорость на линиях длиной 100 км и более1 кбит/с и менееXu, Irigoien и Alouini 2024
Типичная скорость на линиях длиной 1 км и менеедо 100 кбит/сXu, Irigoien и Alouini 2024
Давний эталон произведения скорости на расстояние40 км·kbpsShen et al. 2008
Самая длинная из сообщённых безошибочных линий600 км при 37,5 бит/сNorthwestern Polytechnical University, сообщение 2025 года
Данные сонара с глубины от 7 000 до 7 500 моколо 58 кбит/сПресс-релиз JAMSTEC 2026
Максимальная наклонная дальность акустического подводного глайдера5 113 мZou и Sun 2025
Базовая скорость JANUS против максимальной скорости полезной нагрузки быстрого режима80 бит/с против 34,5 кбит/сLi и Zheng 2022
JANUS обнародован как STANAG 474824 марта 2017 годаPetroccia и Alves 2024
WHOI Micro-Modem: пиковая пакетная скорость против пропускной способности (Скорость 5)5 388 против 3 343 бит/сWHOI Acoustic Communications Group 2026
Потребление маломощного модема в режиме ожидания10 uWSanchez et al. 2012
Дальность и скорость LinkQuest UWM3000H6 000 м при 80-320 бит/с (заявление производителя)LinkQuest
Мировой объём рынка в 2024 году (средняя оценка)USD 727,3 миллионаGlobal Market Insights 2025
Диапазон оценок рынка на 2024 годот USD 96,4 миллиона до USD 1,95 миллиардаMarket Glass; SkyQuest 2025

Методология и источники

Последнее обновление: 25 октября 2026 года. Мы обновляем этот обзор ежеквартально, и следующее обновление ожидается, когда IEEE Journal of Oceanic Engineering опубликует очередной выпуск о подводной связи, а NATO CMRE сообщит о последней редакции STANAG 4748.

Попробуй VoxBooster — 3 дня бесплатно.

Клонирование голоса в реальном времени, саундборд и эффекты — везде, где ты говоришь.

  • Без карты
  • ~30 мс задержки
  • Discord · Teams · OBS
Попробовать 3 дня бесплатно