JAMSTEC ส่งข้อมูลโซนาร์ด้วยอัตราสูงสุดราว 58 kbps จากยานใต้น้ำไร้คนขับที่ปฏิบัติงานที่ความลึก 7,000 ถึง 7,500 เมตรในร่องลึกญี่ปุ่นเมื่อเดือนพฤศจิกายน 2025 (JAMSTEC, ข่าวประชาสัมพันธ์ Urashima 8000 ปี 2026) ขณะที่มาตรฐานสากลแบบเปิดเพียงมาตรฐานเดียวสำหรับการส่งข้อความอะคูสติกใต้น้ำ คือ JANUS ของ NATO ยังคงทำงานที่อัตราพื้นฐาน 80 bps (ดูหัวข้อที่ 4) ระหว่างตัวเลขสองค่านี้คือฟิสิกส์ทั้งหมดของปัญหา เสียงในน้ำทะเลเดินทางด้วยความเร็วราว 1,500 m/s และสัญญาณอะคูสติกสูญเสีย 0.1 ถึง 4 dB ต่อ km ขณะที่วิทยุสูญเสีย 3.5 ถึง 5 dB ต่อเมตร (Schirripa Spagnolo และคณะ, Sensors 2020) สรุปนี้ว่าด้วยลิงก์สื่อสารระหว่างยานใต้ทะเล เซนเซอร์ และทุ่น ไม่ใช่เสียงรบกวนในมหาสมุทรซึ่งเราเคยกล่าวถึงในสถิติอะคูสติกใต้น้ำและโซนาร์มหาสมุทรของเรา ส่วนทางเลือกแบบใช้สายบนพื้นทะเล ดูสถิติสายใยแก้วนำแสงใต้ทะเลของเรา เรารวบรวมข้อมูลจาก 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, บทความที่ผ่านการพิจารณาโดยผู้ทรงคุณวุฒิใน PubMed Central และ arXiv รวมถึงเอกสารข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิตซึ่งเราระบุว่าเป็นข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต
สรุปโดยย่อ
- ข้อมูลโซนาร์ราว 58 kbps ถูกส่งทางอะคูสติกจากความลึก 7,000 ถึง 7,500 m ระหว่างการดำน้ำเมื่อเดือนพฤศจิกายน 2025 (JAMSTEC, ข่าวประชาสัมพันธ์ Urashima 8000 ปี 2026)
- เวลาเดินทางไปกลับราว 0.5 วินาทีบนลิงก์ยาวเพียง 400 m (Qarabaqi และ Stojanovic, Statistical Modeling of a Shallow Water Acoustic Communication Channel 2009)
- ลิงก์ระยะ 100 km ขึ้นไปส่งได้ 1 kbps หรือต่ำกว่า ขณะที่ลิงก์ระยะ 1 km หรือน้อยกว่าทำได้สูงสุด 100 kbps (Xu, Irigoien และ Alouini, การสำรวจ arXiv 2024)
- การส่งโดยไม่มีข้อผิดพลาดระยะ 600 km แต่ที่เพียง 37.5 บิตต่อวินาที (การศึกษาของ Northwestern Polytechnical University ตามรายงานของ South China Morning Post 2025)
- JANUS ประกาศใช้เป็น NATO STANAG 4748 เมื่อวันที่ 24 มีนาคม 2017 และเมื่อถึงปี 2024 ยังเป็นมาตรฐานอะคูสติกดิจิทัลใต้น้ำแบบเปิดเพียงมาตรฐานเดียว (Petroccia และ Alves, NATO CMRE, OCEANS 2024)
- สูงสุด 34.5 kbps สำหรับข้อมูลในโหมดเร็วของ JANUS ที่ 96 ถึง 134 kHz ในระยะ 11 ถึง 415 m (Li และ Zheng, IEEE Journal of Oceanic Engineering 2022)
- อัตราสูงสุดภายในแพ็กเก็ตของ WHOI Micro-Modem คือ 5,388 bps แต่ปริมาณข้อมูลที่ส่งได้จริงแบบช่องเดียวที่วัดได้คือ 3,343 bps (WHOI Acoustic Communications Group 2026)
- 10 uW คือกำลังไฟขณะสแตนด์บายของโมเด็มเชิงวิจัยกำลังต่ำที่ส่งด้วยกำลังราว 120 mW (Sanchez และคณะ, Sensors 2012)
- การลดทอนของอะคูสติก 0.1 ถึง 4 dB ต่อ km เทียบกับ 3.5 ถึง 5 dB ต่อเมตรสำหรับวิทยุในน้ำ (Schirripa Spagnolo และคณะ, Sensors 2020)
- ตลาดโลกมูลค่า USD 727.3 ล้านในปี 2024 เติบโต 7.7% ต่อปีจนถึงปี 2034 (Global Market Insights 2025)
1. ฟิสิกส์ของช่องสัญญาณ: ความเร็วเสียง ความหน่วง และเสียงสะท้อน
ทุกลิงก์อะคูสติกต้องจ่ายค่าปรับด้านเวลาที่วิศวกรวิทยุไม่เคยเจอ ที่ราว 1,500 m/s ข้อความใช้เวลาประมาณ 0.67 วินาทีในการเดินทางหนึ่งกิโลเมตรทางเดียว (1,000 m หารด้วย 1,500 m/s) ดังนั้นคำถามหนึ่งข้อกับการตอบรับตลอดระยะ 1 km จึงกินเวลามากกว่าหนึ่งวินาทีไปมากก่อนจะมีการประมวลผลใด ๆ ในช่องสัญญาณน้ำตื้นที่วัดได้ เวลาเดินทางไปกลับในระยะเพียง 400 m อยู่ที่ราว 0.5 วินาที (Qarabaqi และ Stojanovic, Statistical Modeling of a Shallow Water Acoustic Communication Channel 2009)
ปัญหาที่สองคือการแพร่กระจายหลายเส้นทาง สำเนาของสัญญาณเดียวกันมาถึงผ่านเส้นทางต่างกัน สะท้อนจากผิวน้ำและพื้นทะเล แล้วซ้อนทับกัน นี่คือปัญหาเสียงสะท้อนเดียวกับที่ระบบเสียงพูดต้องต่อสู้ภายในห้อง (ดูสถิติการตัดเสียงสะท้อนอะคูสติกของเรา) แต่ยืดออกเป็นหลายมิลลิวินาทีและเคลื่อนที่ตลอดเวลา เวลาโคฮีเรนซ์ ซึ่งหมายถึงช่วงเวลาที่ช่องสัญญาณยังคงคล้ายเดิมมากพอจะถือว่านิ่งได้ เป็นตัวกำหนดว่าเครื่องรับต้องเรียนรู้ช่องสัญญาณใหม่บ่อยแค่ไหน การเคลื่อนที่ยิ่งทำให้แย่ลง กลุ่มเทคโนโลยีอะคูสติกของ JAMSTEC ระบุว่ายานที่แล่นด้วยความเร็ว 10 นอตก่อให้เกิดการเลื่อนดอปเปลอร์ (การเปลี่ยนแปลงความถี่ที่เกิดจากการเคลื่อนที่) มากกว่าที่วิทยุในอากาศต้องเผชิญหลายเท่า
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| ความเร็วเสียงตามพิกัดในน้ำทะเล | ราว 1,500 m/s | Qarabaqi และ Stojanovic 2009 |
| ผลกระทบของดอปเปลอร์ต่อลิงก์อะคูสติกใต้น้ำเมื่อเทียบกับวิทยุในอากาศ | มากกว่า 4 ถึง 5 ลำดับขนาด | JAMSTEC Underwater Acoustic Technology Research Group 2026 |
| เวลาเดินทางไปกลับบนลิงก์ 400 m ในน้ำลึก 10 m | ราว 0.5 วินาที | Qarabaqi และ Stojanovic 2009 |
| ความหน่วงเพิ่มเติมของเสียงสะท้อนที่เส้นทางยาวกว่าเส้นทางตรง 15 m | 10 ms | Qarabaqi และ Stojanovic 2009 |
| เวลาโคฮีเรนซ์ของช่องสัญญาณที่สื่อจากการแผ่ดอปเปลอร์ 0.2 Hz (3 dB) | ราว 5 วินาที | Qarabaqi และ Stojanovic 2009 |
| การลดทอนสัญญาณ: อะคูสติก วิทยุ และแสง (น้ำทะเลใส) ตามลำดับ | 0.1 ถึง 4 dB/km, 3.5 ถึง 5 dB/m และ 0.39 dB/m | Schirripa Spagnolo และคณะ, Sensors 2020 |
| การลดทอนของแสงในน้ำขุ่น | 11 dB/m | Schirripa Spagnolo และคณะ, Sensors 2020 |
บริบท: ช่องสัญญาณของ Qarabaqi และ Stojanovic วัดในแถบความถี่ 8 ถึง 18 kHz บทความเดียวกันรายงานว่ากำลังรับเฉลี่ยอาจแกว่งได้หลาย dB ภายในไม่กี่วินาที ข้อมูลล่าสุดที่มี: Qarabaqi และ Stojanovic, 2009 และ Schirripa Spagnolo และคณะ, 2020 ฟิสิกส์ไม่ได้เปลี่ยนไป แต่ชุดข้อมูลภาคสนามที่ใหม่กว่านั้นหาได้ยากในรูปแบบเข้าถึงได้อย่างเปิดเผย
2. การแลกเปลี่ยนระหว่างอัตราข้อมูลกับระยะ
สถิติที่นิยามสาขานี้ไม่ใช่ความเร็ว แต่เป็นผลคูณ คืออัตราข้อมูลคูณระยะทาง ความถี่ที่สูงกว่าบรรทุกบิตได้มากกว่าแต่ถูกดูดซับเร็ว ทุกกิโลเมตรที่เพิ่มจึงต้องจ่ายด้วยแบนด์วิดท์ การศึกษาในทะเลสาบของจีนเมื่อปี 2008 วัดตัวเองเทียบกับ เกณฑ์ 40 km·kbps ที่ ‘ได้รับการยอมรับในระดับสากล’ และทำได้เกินด้วย 9.09 kbps ในระยะ 5 km ซึ่งคิดเป็น 9.09 × 5 = 45.45 km·kbps (Shen และคณะ, Journal of Northwestern Polytechnical University 2008) การออกแบบแบบหลายทรานสดิวเซอร์ได้ดันเพดานนี้ขึ้นไปอีกหนึ่งลำดับขนาด ดังที่ตารางแสดง
ตรรกะเดียวกันกำหนดการเลือกความถี่ การสำรวจมหาสมุทรอัจฉริยะปี 2024 โดย Xu, Irigoien และ Alouini จัดสัญญาณ 1 ถึง 10 kHz ไว้กับลิงก์ระยะหลายสิบหรือแม้แต่หลายร้อยกิโลเมตรที่เพียงหลายสิบถึงหลายร้อยบิตต่อวินาที และสัญญาณ 100 kHz ถึง 1 MHz ไว้กับลิงก์ระยะหลายสิบถึงไม่กี่ร้อยเมตร Milica Stojanovic นักวิจัยชั้นนำในสาขานี้ บอก IEEE Spectrum เมื่อปี 2017 ว่า 11.5 kHz เหมาะกับระยะราว 1 ถึง 10 km ส่วนลิงก์ระยะ 10 ถึง 100 km ต้องใช้ความถี่ราว 1 kHz
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| อัตราข้อมูลทั่วไปบนลิงก์ระยะ 100 km ขึ้นไป | 1 kbps หรือต่ำกว่า | Xu, Irigoien และ Alouini, arXiv 2024 |
| อัตราข้อมูลทั่วไปบนลิงก์ระยะ 5 ถึง 100 km | ราว 10 kbps | Xu, Irigoien และ Alouini, arXiv 2024 |
| อัตราข้อมูลทั่วไปบนลิงก์ระยะ 1 ถึง 5 km | ราว 20 kbps | Xu, Irigoien และ Alouini, arXiv 2024 |
| อัตราข้อมูลทั่วไปบนลิงก์ระยะ 1 km หรือน้อยกว่า | สูงสุด 100 kbps | Xu, Irigoien และ Alouini, arXiv 2024 |
| ผลคูณอัตรากับระยะทางที่อ้างถึงเป็นเกณฑ์สากล | 40 km·kbps | Shen และคณะ, J. Northwestern Polytechnical University 2008 |
| การทดสอบ OFDM ในทะเลสาบที่ 5 km (OFDM แบ่งข้อมูลไปยังโทนขนานจำนวนมาก) | 9.09 kbps ที่อัตราความผิดพลาดของบิต 10^-4 | Shen และคณะ 2008 |
| ลิงก์ MIMO หลายเส้นทางของ JAMSTEC (ทรานสดิวเซอร์หลายตัวส่งพร้อมกัน) | มากกว่า 600 kbps·km สูงกว่าอุปกรณ์ที่มีอยู่มากกว่า 10 เท่า | JAMSTEC Underwater Acoustic Technology Research Group 2026 |
| แบนด์วิดท์ที่ใช้งานได้: ลิงก์อะคูสติกเทียบกับลิงก์แสง | 1 ถึง 100 kHz เทียบกับ 150 MHz | Schirripa Spagnolo และคณะ, Sensors 2020 |
หมายเหตุเรื่องค่าสุดขั้ว: แถบความถี่ในการสำรวจเป็นค่าทั่วไป ไม่ใช่ขีดจำกัด สถิติสูงสุดภาคสนามในหัวข้อที่ 3 อยู่ที่ปลายทั้งสองข้าง ข้อมูลล่าสุดที่มีสำหรับเกณฑ์ 40 km·kbps: Shen และคณะ, 2008
3. สถิติสูงสุดภาคสนามและการทดลองในทะเล
สถิติแบ่งเป็นสองฝั่ง คือระยะทางและความลึก ทีมจากจีนรายงานการส่งโดยไม่มีข้อผิดพลาดระยะ 600 km ที่เพียง 37.5 บิตต่อวินาที โดยใช้การมอดูเลต QPSK และแถวลำดับไฮโดรโฟน 8 องค์ประกอบบนทุ่น เหนือน้ำที่ลึกเฉลี่ยราว 5.5 km (South China Morning Post 2025 รายละเอียดจาก Indian Defence Review 2025) ที่ 1,500 m/s แต่ละบิตบนลิงก์นั้นมาถึงราว 400 วินาทีหลังออกเดินทาง (600,000 m หารด้วย 1,500 m/s) หรือเกือบ 7 นาที
ที่อีกปลายหนึ่ง การทดลอง Urashima 8000 ของ JAMSTEC ส่งข้อมูลโซนาร์พื้นทะเลไปยังเรือระหว่างการดำน้ำ ทำให้ลูกเรือมองเห็นโครงสร้างสูง 2 ถึง 5 m และปรับแผนกลางภารกิจได้ ระยะเฉียง คือระยะเส้นตรงระหว่างยานที่อยู่ลึกกับเครื่องรับ เป็นค่าที่การทดลองส่วนใหญ่รายงาน การศึกษาเครื่องร่อนใต้น้ำแบบอะคูสติกในปี 2025 ทำได้เกิน 5 km (Zou และ Sun, Sensors 2025)
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| ลิงก์ที่ไม่มีข้อผิดพลาดซึ่งไกลที่สุดเท่าที่มีรายงาน (การศึกษาใน Acta Acustica) | 600 km ที่ 37.5 bps | Northwestern Polytechnical University ตามรายงานของ SCMP และ Indian Defence Review 2025 |
| อัตราข้อมูลโซนาร์จาก Urashima 8000 ที่ความลึก 7,000 ถึง 7,500 m (พฤศจิกายน 2025) | ข้อมูลผู้ใช้สูงสุดราว 58 kbps โมเด็มมีอัตราที่ใช้ได้จริงราว 80 kbps ที่ 6,500 m | ข่าวประชาสัมพันธ์ JAMSTEC 2026 |
| ลิงก์ระหว่างยานสองลำที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 นอตเมื่อเทียบกัน ในน้ำตื้น | มากกว่า 40 kbps | JAMSTEC Underwater Acoustic Technology Research Group 2026 |
| ระยะเฉียงสูงสุดของเครื่องร่อนใต้น้ำแบบอะคูสติก (โมเด็ม 8 ถึง 16 kHz พื้นที่ทะเลลึกราว 1,800 m) | 5,113 m | Zou และ Sun, Sensors 2025 |
| อัตราข้อมูลในโหมดเร็วของ JANUS (BPSK, QPSK, 8-PSK) ในการทดสอบทะเลสาบและชายฝั่ง ระยะ 11 ถึง 415 m | 11.5, 23 และ 34.5 kbps | Li และ Zheng, IEEE Journal of Oceanic Engineering 2022 |
| การทดสอบชายฝั่ง ข้อมูล BPSK: อัตราความผิดพลาดของบิตและอัตราความผิดพลาดของแพ็กเก็ต | ราว 0.13 × 10^-3 และ 0.8% | Li และ Zheng 2022 |
| ลิงก์หอสังเกตการณ์ฟาร์มเลี้ยงปลาด้วยโมเด็มเชิงพาณิชย์ cNODE MiniS (21 ถึง 31 kHz) | สูงสุด 6.0 kbit/s ในระยะราว 300 m | Bergh และคณะ, Sensors 2024 |
| แพ็กเก็ตที่สูญหายในการทดสอบบนแท่นทดลองของหอสังเกตการณ์ที่กำลังอะคูสติกต่ำสุด | 2 จาก 5,933 | Bergh และคณะ, Sensors 2024 |
บริบท: การศึกษาหอสังเกตการณ์ (Bergh และคณะ, Sensors 2024) พบเสียงรบกวนพื้นหลังตลอดช่วง 3 ถึง 35 kHz และพัลส์แรงจากเครื่องหยั่งน้ำแบบสะท้อนเสียงที่ 35 ถึง 55 kHz ซึ่งอยู่ในแถบความถี่ทั่วไปของโมเด็มพอดี การเดินเรือเป็นแหล่งเสียงรบกวนสำคัญอีกแหล่งหนึ่ง ซึ่งเรากล่าวถึงในสถิติเสียงรบกวนจากการเกิดคาวิเทชันของใบพัดของเรา ตัวบทความเรื่อง 600 km เองเข้าถึงไม่ได้ ตัวเลขจึงอาศัยรายงานข่าว (ดูข้อสังเกตเกี่ยวกับข้อมูล)
4. JANUS: เกณฑ์พื้นฐานด้านการทำงานร่วมกันของ NATO
สำหรับผู้ปฏิบัติงานหลายราย คอขวดไม่ใช่ความเร็ว แต่เป็นความจริงที่ว่าโมเด็มจากผู้ผลิตต่างรายไม่เข้าใจกัน João Alves นักวิทยาศาสตร์ของ CMRE อธิบายสถานการณ์ว่าเป็น ‘การสื่อสารใต้น้ำแบบตะวันตกเถื่อน’ (IEEE Spectrum 2017) JANUS ตอบด้วยสัญญาณที่เรียบง่ายและทนทานโดยเจตนา ซึ่งโมเด็มใดก็นำไปใช้ได้ คือ อัตราพื้นฐาน 80 bps ในแถบความถี่ใกล้ 11.5 kHz ที่เลือกให้เป็นจุดนัดพบร่วมกัน STANAG คือข้อตกลงมาตรฐานของ NATO ฉบับนี้เผยแพร่โดยไม่มีเครื่องหมายความลับ ผู้ปฏิบัติงานภาคพลเรือนจึงใช้ได้ด้วย (Petroccia และ Alves, NATO CMRE, OCEANS 2024)
ความเร็วสามารถเพิ่มซ้อนขึ้นไปได้ ในการทดลองโหมดเร็วของ Lehigh University โครงสร้าง JANUS ย้ายไปอยู่ในแถบความถี่ 96 ถึง 134 kHz และบรรทุกข้อมูลได้สูงสุด 34.5 kbps ซึ่งสูงกว่าอัตราพื้นฐานราว 431 เท่า (34,500 หารด้วย 80)
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| อัตราข้อมูลพื้นฐานของ JANUS | 80 bps | Li และ Zheng, IEEE Journal of Oceanic Engineering 2022 |
| ความถี่กลางและแถบความถี่ของ JANUS | ความถี่กลาง 11.52 kHz แถบ 9.44 ถึง 13.6 kHz (กว้าง 4.16 kHz) | Li และ Zheng 2022 |
| คู่โทนแบบกระโดดความถี่และขนาดแพ็กเก็ตพื้นฐาน | 13 คู่โทน แพ็กเก็ต 64 บิตเข้ารหัสเป็น 144 ชิป | Li และ Zheng 2022 |
| วันที่ JANUS ประกาศใช้เป็น NATO STANAG 4748 | 24 มีนาคม 2017 | Petroccia และ Alves, OCEANS 2024 |
| มาตรฐานสากลแบบเปิดสำหรับการสื่อสารอะคูสติกดิจิทัลใต้น้ำ ณ ปี 2024 | 1 (JANUS เป็นมาตรฐานเดียว) | Petroccia และ Alves, OCEANS 2024 |
| เวลาพัฒนาที่ CMRE ก่อน NATO ให้การรับรอง | ราว 10 ปี | Ocean News and Technology 2017 |
| ข้อมูลในแพ็กเก็ตที่อธิบายไว้ตอนเปิดตัว | 56 บิต ตามด้วยการตรวจสอบความซ้ำซ้อน | IEEE Spectrum 2017 |
| ช่วงหยุดพักก่อนการส่งเพื่อให้อุปกรณ์ใกล้เคียงเตรียมตัวได้ | ราว 400 ms | IEEE Spectrum 2017 |
บริบท: ประวัติการพัฒนามาจาก Ocean News and Technology 2017 ข้อมูลล่าสุดที่มีสำหรับตัวเลขของ Spectrum คือปี 2017 บทความ CMRE ปี 2024 ระบุว่ามีการปรับปรุง STANAG ฉบับใหม่กว่านี้แล้ว
5. ค่าที่กำหนดเทียบกับค่าที่ได้จริง: โมเด็มเชิงวิจัยและเชิงพาณิชย์
อัตราที่เป็นพาดหัวคืออัตราสูงสุดภายในแพ็กเก็ต หมายถึงความเร็วระหว่างที่แพ็กเก็ตกำลังส่ง ไม่ใช่สิ่งที่ผู้ใช้ได้จริงเมื่อนับช่วงว่าง เวลาถอดรหัส และการตอบรับรวมเข้าไป WHOI Micro-Modem ซึ่งเป็นเครื่องมือหลักด้านการวิจัย แสดงช่องว่างนี้ได้ชัดเจน แพ็กเก็ตประเภทที่เร็วที่สุดทำอัตราสูงสุดภายในแพ็กเก็ตได้ 5,388 bps แต่ให้ปริมาณข้อมูลที่ส่งได้จริงแบบช่องเดียวเพียง 3,343 bps หรือราว 62% (3,343 หารด้วย 5,388) ตามWHOI Acoustic Communications Group
เอกสารข้อมูลจำเพาะเชิงพาณิชย์ยืนยันการแลกเปลี่ยนระหว่างอัตราข้อมูลกับระยะ แต่ระบุตัวเลข ‘สูงสุด’ ในกรณีที่ดีที่สุด เราจึงระบุว่าเป็นข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต ในรายการรุ่นของ LinkQuest UWM3000H ไปถึง 6,000 m ที่ 80 ถึง 320 bps ซึ่งต่ำกว่า 1% ของอัตราสูงสุดของ UWM2200 (320 หารด้วย 38,400 = 0.83%)
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| อัตราสูงสุดภายในแพ็กเก็ตของ WHOI Micro-Modem, PSK Rate 5 (เร็วที่สุด) เทียบกับ FSK Rate 0 (ทนทานที่สุด) | 5,388 bps เทียบกับ 80 bps | WHOI Acoustic Communications Group 2026 |
| ปริมาณข้อมูลที่ส่งได้จริงของ WHOI Micro-Modem ที่วัดได้ Rate 5 เครื่องรับช่องเดียวเทียบกับสี่ช่อง | 3,343 bps เทียบกับ 1,622 bps | WHOI Acoustic Communications Group 2026 |
| วงจรส่งและตอบรับเต็มรูปแบบที่ระยะ 1,500 m | ราว 15.5 วินาที | WHOI Acoustic Communications Group 2026 |
| ระยะและอัตราข้อมูลของ LinkQuest UWM2200 | สูงสุด 1,000 m ที่ 19,200 ถึง 38,400 bps | รายการผลิตภัณฑ์ LinkQuest (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต) |
| ระยะและอัตราข้อมูลของ LinkQuest UWM3000H | สูงสุด 6,000 m ที่ 80 ถึง 320 bps | รายการผลิตภัณฑ์ LinkQuest (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต) |
| อัตราข้อมูลของ Sonardyne Modem 6 ในแถบ 20 ถึง 34 kHz | 200 ถึง 9,000 bps พิกัดความลึกถึง 5,000 m | หน้าผลิตภัณฑ์ Sonardyne (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต) |
| ตระกูลโมเด็ม EvoLogics S2C R | อัตราข้อมูลสูงสุด 33 kbps ระยะทำงานสูงสุด 8,000 m | โปรไฟล์ EvoLogics บน Naval Technology (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต) |
บริบท: ตัวเลขของผู้ผลิตมาจากหน้า Sonardyne Modem 6 และโปรไฟล์ EvoLogics บน Naval Technology รายการของ LinkQuest ยังมี UWM10000 ที่ระบุพิกัดระยะสูงสุด 10,000 m ที่ 2,500 ถึง 5,000 bps (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต)
6. งบประมาณพลังงานและกำลังไฟ
เซนเซอร์และยานที่ใช้แบตเตอรี่อยู่รอดหรือล้มเหลวด้วยงบประมาณการส่ง WHOI Micromodem-2 ต้องการราว 30 W ตามพิกัดเพื่อส่ง แต่ใช้ราว 300 mW ขณะรับ ต่างกัน 100 เท่า (30 W หารด้วย 0.3 W) ตามเอกสารการออกแบบ WHOI Micromodem-2 นั่นคือเหตุผลที่เครือข่ายเซนเซอร์นิยมข้อความสั้น ๆ ที่ส่งไม่บ่อย และสถานะหลับลึก
การออกแบบเชิงวิจัยกดค่าต่ำสุดลงไปอีก โมเด็ม ITACA อยู่ในสถานะว่างที่ 10 uW และใช้ราว 120 mW เพื่อส่ง แต่ที่เพียง 1 kbps ในระยะ 240 m ที่ปลายด้านสูง ผู้ผลิตโฆษณาเครื่องส่ง 100 W (Popoto, ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต 2019)
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| กำลังส่งของ WHOI Micromodem-2 สำหรับ 185 dB re 1 uPa ที่ 1 m (ระดับต้นกำเนิดเสียง) | 30 W ตามพิกัด ช่วง 8 ถึง 48 W | WHOI, เอกสาร Micromodem-2 ปี 2010 |
| กำลังไฟขณะรับเทียบกับขณะจำศีลของ Micromodem-2 (ขณะรับของ Micromodem-1: 158 mW) | ราว 300 mW เทียบกับ 165 uW ที่ 5 V | WHOI, เอกสาร Micromodem-2 ปี 2010 |
| กำลังเครื่องส่งและขนาดแผงวงจรของโมเด็ม Popoto | 100 W บนชุดแผงวงจรขนาด 60 mm × 90 mm | Popoto (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต) 2019 |
| โมเด็มกำลังต่ำ ITACA: สแตนด์บาย เทียบกับรับ เทียบกับส่ง | 10 uW เทียบกับ 24 mW เทียบกับราว 120 mW | Sanchez และคณะ, Sensors 2012 |
| กำลังสแตนด์บายของโมเด็มเครื่องร่อนใต้น้ำแบบอะคูสติก | ต่ำถึง 5 mW | Zou และ Sun, Sensors 2025 |
| กำลังส่งอะคูสติกทั่วไปในการเปรียบเทียบอะคูสติก วิทยุ และแสง | 10 W | Schirripa Spagnolo และคณะ, Sensors 2020 |
| อายุแบตเตอรี่ของ Sonardyne Modem 6 (8307) แบบอัลคาไลน์เทียบกับลิเธียม | 833 วัน เทียบกับ 1,390 วัน | หน้าผลิตภัณฑ์ Sonardyne (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต) |
บริบท: บทความ ITACA รายงานว่าการใช้พลังงานขณะรับของโมเด็มเชิงวิจัยรุ่นก่อนโดยทั่วไปสูงกว่า 200 mW ข้อมูลล่าสุดที่มี: เอกสาร WHOI Micromodem-2 ปี 2010 และ Sanchez และคณะ ปี 2012 ตัวเลขกำลังไฟของ WHOI ที่ใหม่กว่ามีเฉพาะในรูปตารางที่เป็นรูปภาพบนเว็บไซต์ของพวกเขา
7. ขนาดตลาดและการใช้งานจริง
ประมาณการตลาดต่างกันราว 20 เท่า ตั้งแต่ USD 96.4 ล้านถึง USD 1.95 พันล้านสำหรับปีเดียวกัน (1.95 พันล้านหารด้วย 96.4 ล้าน = 20.2) ประมาณการระดับกลางจาก Global Market Insights คือ USD 727.3 ล้านในปี 2024 (GMI 2025) โดย Teledyne และ L3Harris ถือส่วนแบ่งรวมกันราว 20% ช่วงที่ต่างกันนี้บอกว่านิยามขอบเขตไม่ตรงกัน ดังนั้นเมื่ออ้างตัวเลขใดเพียงตัวเดียว ควรระบุผู้เผยแพร่ด้วย
การใช้งานจริงสาธารณะที่ยั่งยืนที่สุดคือเครือข่ายเตือนภัยสึนามิ DART ของ NOAA ซึ่งลิงก์อะคูสติกส่งข้อมูลความดันจากเครื่องบันทึกที่พื้นทะเลไปยังทุ่นผิวน้ำ (NOAA National Data Buoy Center)
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| มูลค่าตลาดโลกปี 2024 ประมาณการ และการเติบโต | USD 727.3 ล้าน ราว USD 1.5 พันล้านภายในปี 2034 ที่ CAGR 7.7% | Global Market Insights 2025 |
| มูลค่าตลาดโลกปี 2024 และประมาณการปี 2033 | USD 1.95 พันล้าน USD 3.96 พันล้านภายในปี 2033 ที่ CAGR 8.2% | SkyQuest ผ่าน Global Information Inc. 2025 |
| มูลค่าตลาดโลกปี 2024 และประมาณการปี 2030 | USD 96.4 ล้าน USD 198.9 ล้านภายในปี 2030 ที่ CAGR 12.8% | Market Glass ผ่าน Global Information Inc. 2025 |
| ส่วนแบ่งโมเด็มน้ำตื้นและส่วนแบ่งลิงก์จุดต่อจุด ปี 2024 | มากกว่า 40% และราว 50% | Global Market Insights 2025 |
| ส่วนแบ่งของสหรัฐฯ ในตลาดอเมริกาเหนือ ปี 2024 | ราว 80% | Global Market Insights 2025 |
| ขนาดเครือข่าย DART ของ NOAA ที่ถึงในเดือนมีนาคม 2008 | 39 สถานี | NOAA National Data Buoy Center |
| ช่วงเวลาสุ่มตัวอย่างพื้นทะเลของ DART และการรายงานในโหมดมาตรฐาน | ทุก 15 วินาที รายงานทุก 6 ชั่วโมง | NOAA National Data Buoy Center |
| สถานี DART ที่ NOAA ดูแล ณ ปี 2020 แยกตามแอ่งมหาสมุทร | 32 แห่งในแปซิฟิก 7 แห่งในแอตแลนติก | DOSITS 2021 |
บริบท: ประมาณการทางเลือกมาจากรายการรายงานของ SkyQuest และรายการรายงานของ Market Glass การแบ่งตามแอ่งมหาสมุทรมาจาก DOSITS (University of Rhode Island) ข้อมูลล่าสุดที่มีสำหรับจำนวนสถานี DART: NOAA NDBC 2008 และ DOSITS 2020
สรุป: อัตราบิตและระยะทางของโมเด็มอะคูสติกใต้น้ำในรูปแบบตัวเลข
| ตัวชี้วัด | ค่า | แหล่งที่มา |
|---|---|---|
| ความเร็วเสียงตามพิกัดในน้ำทะเล | ราว 1,500 m/s | Qarabaqi และ Stojanovic 2009 |
| ความหน่วงทางเดียวในระยะ 1 km | ราว 0.67 วินาที | คำนวณ: 1,000 m หารด้วย 1,500 m/s |
| การลดทอนของอะคูสติกเทียบกับวิทยุในน้ำทะเล | 0.1 ถึง 4 dB/km เทียบกับ 3.5 ถึง 5 dB/m | Schirripa Spagnolo และคณะ 2020 |
| อัตราทั่วไปบนลิงก์ระยะ 100 km ขึ้นไป | 1 kbps หรือต่ำกว่า | Xu, Irigoien และ Alouini 2024 |
| อัตราทั่วไปบนลิงก์ระยะ 1 km หรือน้อยกว่า | สูงสุด 100 kbps | Xu, Irigoien และ Alouini 2024 |
| เกณฑ์อัตราข้อมูลกับระยะทางที่ใช้มายาวนาน | 40 km·kbps | Shen และคณะ 2008 |
| ลิงก์ที่ไม่มีข้อผิดพลาดซึ่งไกลที่สุดเท่าที่มีรายงาน | 600 km ที่ 37.5 bps | Northwestern Polytechnical University รายงานเมื่อปี 2025 |
| ข้อมูลโซนาร์จากความลึก 7,000 ถึง 7,500 m | ราว 58 kbps | ข่าวประชาสัมพันธ์ JAMSTEC 2026 |
| ระยะเฉียงสูงสุดของเครื่องร่อนใต้น้ำแบบอะคูสติก | 5,113 m | Zou และ Sun 2025 |
| อัตราพื้นฐานของ JANUS เทียบกับอัตราข้อมูลสูงสุดในโหมดเร็ว | 80 bps เทียบกับ 34.5 kbps | Li และ Zheng 2022 |
| JANUS ประกาศใช้เป็น STANAG 4748 | 24 มีนาคม 2017 | Petroccia และ Alves 2024 |
| WHOI Micro-Modem อัตราสูงสุดภายในแพ็กเก็ตเทียบกับปริมาณข้อมูลที่ส่งได้จริง (Rate 5) | 5,388 เทียบกับ 3,343 bps | WHOI Acoustic Communications Group 2026 |
| กำลังไฟขณะสแตนด์บายของโมเด็มกำลังต่ำ | 10 uW | Sanchez และคณะ 2012 |
| ระยะและอัตราของ LinkQuest UWM3000H | 6,000 m ที่ 80 ถึง 320 bps (ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต) | LinkQuest |
| มูลค่าตลาดโลกปี 2024 (ประมาณการระดับกลาง) | USD 727.3 ล้าน | Global Market Insights 2025 |
| ช่วงประมาณการตลาดปี 2024 | USD 96.4 ล้านถึง USD 1.95 พันล้าน | Market Glass; SkyQuest 2025 |
ระเบียบวิธีและแหล่งที่มา
- Qarabaqi และ Stojanovic, Statistical Modeling of a Shallow Water Acoustic Communication Channel (2009): ความเร็วเสียง เวลาเดินทาง ความหน่วงจากหลายเส้นทาง และเวลาโคฮีเรนซ์
- JAMSTEC Underwater Acoustic Technology Research Group และ ข่าวประชาสัมพันธ์ JAMSTEC Urashima 8000 (15 พฤษภาคม 2026): ดอปเปลอร์ ผลคูณอัตรากับระยะทาง ลิงก์ยานที่กำลังเคลื่อนที่ และการส่งโซนาร์จากน้ำลึก
- Xu, Irigoien และ Alouini, State-of-the-Art Underwater Vehicles and Technologies Enabling Smart Ocean, arXiv 2412.18667 (2024): แถบระยะทางและอัตราข้อมูล แถบความถี่
- Shen และคณะ, Journal of Northwestern Polytechnical University (2008): เกณฑ์ 40 km·kbps และการทดสอบทะเลสาบ 5 km
- Schirripa Spagnolo, Cozzella และ Leccese, Underwater Optical Wireless Communications: Overview, Sensors 2020: การเปรียบเทียบอะคูสติก วิทยุ และแสง
- South China Morning Post (24 พฤษภาคม 2025) และ Indian Defence Review (25 พฤษภาคม 2025): รายงานข่าวเกี่ยวกับการทดลอง 600 km
- Zou และ Sun, An Acoustic Underwater Glider for the Real-Time Transmission of Observation Data, Sensors 2025: ระยะเฉียงและกำลังสแตนด์บาย
- Bergh และคณะ, A Modular Smart Ocean Observatory, Sensors 2024: ลิงก์ cNODE MiniS และการสูญหายของแพ็กเก็ต
- Li และ Zheng, Experimental Evaluation of JANUS Fast Modes in Very High Acoustic Frequency Bands, IEEE Journal of Oceanic Engineering 2022: พารามิเตอร์ของ JANUS และผลโหมดเร็ว
- Petroccia และ Alves, The JANUS Underwater Communications Standard: From Promulgation to Present, OCEANS 2024: วันที่และสถานะของ STANAG 4748
- IEEE Spectrum, NATO Develops First Standardized Acoustic Signal for Underwater Communications (2017) และ Ocean News and Technology (2017): รายละเอียดการเปิดตัว JANUS
- WHOI Acoustic Communications Group, Micro-Modem และ Gallimore และคณะ, The WHOI Micromodem-2 (2010): อัตราสูงสุดภายในแพ็กเก็ต ปริมาณข้อมูลที่ส่งได้จริง และกำลังไฟ
- Sanchez และคณะ, An Ultra-Low Power and Flexible Acoustic Modem Design, Sensors 2012: ตัวเลขของโมเด็มกำลังต่ำ
- ข้อกล่าวอ้างของผู้ผลิต: รายการรุ่น LinkQuest, Sonardyne Modem 6, EvoLogics บน Naval Technology, Popoto (2019)
- ตลาด: Global Market Insights (มกราคม 2025), SkyQuest ผ่าน Global Information Inc. (ธันวาคม 2025), Market Glass ผ่าน Global Information Inc. (กรกฎาคม 2025)
- การใช้งานจริง: NOAA National Data Buoy Center, DART และ DOSITS (2021)
- ข้อสังเกตเกี่ยวกับข้อมูล: ผลลัพธ์ 600 km ที่ 37.5 bps มาจากรายงานข่าวเกี่ยวกับการศึกษาใน Acta Acustica ซึ่งเราเปิดอ่านไม่ได้ จึงควรถือว่าเป็นข้อมูลที่มีผู้รายงาน ไม่ใช่ข้อมูลที่ยืนยันแล้ว ประมาณการตลาดปี 2024 อยู่ในช่วงตั้งแต่ USD 96.4 ล้าน (Market Glass) ถึง USD 727.3 ล้าน (GMI) และ USD 1.95 พันล้าน (SkyQuest) ซึ่งต่างกันราว 20 เท่าเพราะขอบเขต หน้าเว็บของ GMI เรียกตัวเลขปี 2024 ทั้งว่า ‘มีมูลค่า’ และ ‘เกิน’ USD 727.3 ล้าน หน้า WHOI Micro-Modem ระบุอัตราสูงสุดถึง 5,400 bps ขณะที่เอกสาร Micromodem-2 ปี 2010 ระบุอัตราสูงสุดภายในแพ็กเก็ต 80 ถึง 5,000 bps Li และ Zheng ระบุแถบความถี่ของ JANUS ที่ 4.1 kHz ในบทคัดย่อ และ 4.16 kHz ในตาราง ตัวเลขด้านฟิสิกส์และกำลังไฟหลายค่าเก่ากว่าสามปี (2008 ถึง 2022) เพราะข้อมูลภาคสนามแบบเปิดหาได้ยาก ฟิสิกส์คงที่ แต่ข้อมูลกำลังไฟของโมเด็มที่ใหม่กว่าจะทำให้หัวข้อที่ 6 คมชัดขึ้น ระยะและอัตราของผู้ผลิตเป็นข้อกล่าวอ้างในกรณีที่ดีที่สุดภายใต้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวย ไม่ใช่ค่าเฉลี่ยที่วัดได้
อัปเดตล่าสุด: 25 ตุลาคม 2026 เราจะทบทวนและอัปเดตสรุปนี้ทุกไตรมาส และคาดว่าการอัปเดตครั้งถัดไปจะเกิดขึ้นเมื่อ IEEE Journal of Oceanic Engineering เผยแพร่ฉบับถัดไปว่าด้วยการสื่อสารใต้น้ำ และ NATO CMRE รายงานการปรับปรุง STANAG 4748 ฉบับล่าสุด