Ein Sensor auf dem Meeresboden kann nicht einfach eine Nachricht per Mobilfunk verschicken. Das Wasser schwächt solche Signale stark ab. Forschende des Fraunhofer-Instituts FKIE setzen deshalb auf Schall: Ein Netzwerk aus Unterwasserknoten reicht Daten bis zu einer Boje an der Oberfläche weiter. Von dort können sie per Funk ein Schiff oder die Küste erreichen.
Das Institut hat Anfang November seine Arbeit an solchen Netzwerken vorgestellt. Ein Prototyp der Gateway-Boje wurde nach Angaben von Fraunhofer bereits bei Übungen nahe Lissabon eingesetzt. Die Technik soll unter anderem helfen, maritime Infrastruktur zu überwachen und Daten aus dem Meer zu übertragen.
Warum unter Wasser Schall zum Einsatz kommt
WLAN, Mobilfunk und GPS nutzen elektromagnetische Wellen. Im Wasser werden sie stark gedämpft, sodass die Verbindungen, die an Land selbstverständlich sind, unter der Oberfläche nicht in gleicher Weise funktionieren. Schall breitet sich dagegen im Meer über größere Entfernungen aus. Er entsteht durch Druckschwankungen im Wasser und kann Informationen tragen, wenn Sender diese Schwankungen gezielt verändern.
Allerdings ist die Verbindung langsam und störanfällig. Die US-Meeresbehörde NOAA nennt für Schall im Meer eine Geschwindigkeit von ungefähr 1.500 Metern pro Sekunde. Über Kilometer entsteht dadurch eine merkliche Laufzeit. Hinzu kommen Echos von Oberfläche und Meeresboden sowie wechselnde Bedingungen im Wasser. Ein Empfänger muss das Nutzsignal aus diesen überlagerten Wegen herauslesen.
Auch die Datenmenge ist begrenzt. Fraunhofer nennt als Größenordnung für zehn Kilometer häufig weniger als 200 Bit pro Sekunde. Das ist keine allgemeine Leistungszusage für jeden Einsatz: Entfernung, Frequenz und Umgebung beeinflussen die Verbindung. Für kurze Messwerte oder Befehle kann ein solcher Kanal trotzdem nützlich sein; große Datenmengen benötigen deutlich mehr Zeit.
Die Boje übersetzt zwischen zwei Welten
Im beschriebenen Aufbau bilden Sensorknoten am Boden das Rückgrat. Unbemannte Unterwasserfahrzeuge können als bewegliche Teilnehmer hinzukommen. Ein Wandler an der Unterseite der Boje empfängt die akustischen Signale. Oberhalb der Wasserlinie reicht die Boje die enthaltenen Daten über Funk weiter. Sie ist damit ein Gateway, also ein Übergang zwischen zwei unterschiedlichen Kommunikationswegen.
Ein Knoten muss dabei nicht jeden anderen direkt erreichen. Nachrichten können über mehrere Stationen zum Ziel gelangen. Ändern sich die Bedingungen, müssen geeignete Wege durch das Netz gefunden werden. Laut Fraunhofer lassen sich außerdem etwa Datenrate und Sendeleistung der Knoten anpassen.
Weil unter Wasser wenig Übertragungskapazität zur Verfügung steht, spielt auch das Datenformat eine Rolle. Fraunhofer und die Wehrtechnische Dienststelle 71 haben dafür nach Institutsangaben GUWAL entwickelt. Das Format soll unter anderem Sensorabfragen und Befehle für autonome Fahrzeuge in kleine Pakete fassen. Das zugehörige Protokoll GUWMANET regelt den Austausch im Netzwerk.
Was die Tests zeigen
Bei Seeversuchen erreichte das Protokoll laut Fraunhofer eine Paketzustellungsrate von rund 90 Prozent. Die Mitteilung nennt dafür keine ausführlichen Versuchsbedingungen. Die Zahl beschreibt deshalb ein berichtetes Testergebnis und lässt sich nicht als garantierte Zuverlässigkeit für jeden Ort und jede Wetterlage lesen.
Die Boje leitete bei Übungen in Portugal Unterwasserpakete an ein maritimes Einsatzzentrum an Land weiter, schreibt das Institut. Neben militärischen Anwendungen nennt es die Überwachung von Offshore-Windparks und Pipelines sowie die Erfassung von Umweltdaten als mögliche Einsatzfelder. Die Mitteilung belegt damit die Erprobung eines Prototyps, keinen flächendeckenden Betrieb.
Eine weitere Frage betrifft die Umgebung selbst: Meerestiere nutzen Schall zur Orientierung und Kommunikation. Die NOAA weist darauf hin, dass menschlicher Unterwasserlärm Tiere stören kann. Welche Auswirkungen ein konkreter Einsatz dieses Systems hätte, geht aus der Fraunhofer-Mitteilung nicht hervor.
Quellen
- Fraunhofer: Bojen – Kommunikationsschnittstelle zwischen Unter- und Überwasserwelt, 1. November 2026
- NOAA: How far does sound travel in the ocean?
- NOAA Fisheries: Understanding Sound in the Ocean
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