Wi-Fi Βάζει Windblown Καλιφόρνια νησιά στο Διαδίκτυο

Η ανθεκτική ομάδα βιολόγων που σταθμεύουν στα νησιά Φαραλόν, ένα μικροσκοπικό σύνολο εξωραϊσμών στον Ειρηνικό, δυτικά του Σαν Φρανσίσκο, υποφέρει από πολλές δυσκολίες.

Εξάλλου, ζουν σε νησιά που αποτελούνται από κυρίως από πετρώματα, πίνουν φιλτραρισμένο νερό βροχής και χρησιμοποιούν ηλιακή ενέργεια που πέφτει κατά τη διάρκεια των σύντομων ημερών του χειμώνα. Ακριβώς για να φτάσουν στο νησί και πίσω, βασίζονται σε μια ομάδα ιδιωτικών πλοηγών πλοίων που είναι πρόθυμοι να πλεύσουν το μήκος των 47 χλμ. Ωκεανού ανάμεσα στην πόλη και τα νησιά και στη συνέχεια να φέρουν τα σκάφη τους στην ακτή σε γερανό. Οι Farallones δεν έχουν αποβάθρα, επειδή κανένας δεν θα επιβιώσει από τον άνεμο και τις ακατέργαστες θάλασσες, σύμφωνα με τον Russ Bradley, ο οποίος εργάζεται στα νησιά για περίπου 18 εβδομάδες του έτους ως υπεύθυνος προγράμματος Farallones για το παρατηρητήριο πτηνών Point Reyes., οι Farallones αισθάνονται περισσότερο από 28 μίλια μακριά από τον πολιτισμό, σύμφωνα με τον Bradley. «Μόνο η μεταφορά και η εφοδιαστική της εργασίας και της διαβίωσης εδώ είναι μια ολόκληρη πρόκληση από μόνη της», δήλωσε.

Αλλά για το παρελθόν έτος περίπου, οι κάτοικοι των δύο μικρών, αποκαταστημένων κατοικιών του 1870, που αποτελούν την ανθρώπινη η εγκατάσταση στα νησιά έχει απολαύσει ταχύτερη πρόσβαση στο Διαδίκτυο από ό, τι πολλοί κάτοικοι του ενσύρματου San Francisco, το οποίο μπορούν να δουν σε μια καθαρή μέρα. Τα καταφύγια του νησιού έχουν συνήθως μεταξύ 6Mbps (bits ανά δευτερόλεπτο) και 12Mbps, το οποίο βρίσκεται στο υψηλότερο σημείο για μια τυπική σύνδεση καλωδιακού μόντεμ. Έχουν ακόμη και ίνα κατευθείαν στα σπίτια τους, μια πολυτέλεια που πολλοί Αμερικανοί κάτοικοι εξακολουθούν να αγωνίζονται να περιμένουν.

Η διαφορά είναι ότι η ίνα στο Farallones καταλήγει στην κορυφή του Lighthouse Hill - στην πραγματικότητα μια απότομη, βραχώδης κορυφή κοντά σε 370 πόδια όπου είναι συνδεδεμένο σε ένα αποκλειστικό δίκτυα Wi-Fi 50 χιλιομέτρων από σημείο σε σημείο.

Χρησιμοποιώντας σημεία πρόσβασης εκτός του ράφι, ειδική κεραία, μοντελοποίηση υπολογιστών και κάποια δοκιμή και σφάλμα, δύο τοπικοί βετεράνοι Internet έχουν φέρει την ευρυζωνικότητα σε ένα σημείο όπου οι φώκιες ξεπερνούν τους ανθρώπους. Κατάλληλα το έκαναν ως επί το πλείστον για χάρη των φώκιας και για τα άλλα θαλάσσια θηλαστικά και τα πτηνά που κατοικούν στους Φαραλόνες, ένα καλά προστατευμένο προστατευόμενο άγριο ζώο που φιλοξενεί τη μεγαλύτερη αποικία θαλάσσιων πτηνών στην ηπειρωτική Αμερική

Το δίκτυο Farallones ήρθε μετά από την αμερικανική υπηρεσία ιχθύων και άγριας φύσης, την Ακαδημία Επιστημών της Καλιφόρνιας στο Σαν Φρανσίσκο και το μη κερδοσκοπικό παρατηρητήριο Bird Point Reyes στην κοντινή συνοικία Marin αποφάσισαν την ίδια στιγμή ότι τα νησιά χρειάζονται μια καλύτερη ψηφιακή ζώνη. Οι πρωτοπόροι του Διαδικτύου Tim Pozar και Matt Peterson συνεργάστηκαν για να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν το σύστημα, το οποίο τέθηκε σε λειτουργία τον Απρίλιο του 2009. Υπάρχουν άνθρωποι στα νησιά όλο το χρόνο, αλλά όχι πάνω από οκτώ κάθε φορά, ανάμεσα σε βιολόγους και ασκούμενοι του προσωπικού. Εκτός από τη διατήρησή τους σε επαφή με τον κόσμο κατά τη διάρκεια των 6 ή περισσότερων εβδομάδων στα νησιά, το δίκτυο φέρνει κρίσιμα δεδομένα σχετικά με την κατάσταση της τοπικής άγριας πανίδας και υποστηρίζει μια webcam πλήρους απασχόλησης για την έρευνα και την εκπαίδευση του κοινού. οι προηγούμενες μέθοδοι επικοινωνίας για τους Farallones δεν μπορούσαν να υποστηρίξουν όλα αυτά, τουλάχιστον όχι αξιόπιστα, σύμφωνα με τον Μπράντλεϊ, ο οποίος εργάζεται επίσημα στα νησιά από το 1998. Εκείνη την εποχή, η μοναδική γραμμή φωνής ήταν ένας αμφίδρομος VHF θαλάσσιο ραδιόφωνο. Θα μπορούσε να φτάσει σε συμβατικά τηλέφωνα στην ηπειρωτική χώρα, αλλά οι συνομιλίες ήταν αδέξιοι, είπε

"Θα έπρεπε να πατήσετε αυτό το πλήκτρο ενώ μιλούσατε, και στη συνέχεια να το απελευθερώσετε και να έχετε μια καθυστέρηση δύο δευτερολέπτων πριν το άλλο πρόσωπο μιλούσε, Δήλωσε ο Μπράντλεϊ. Αυτό συνήθως απαιτούσε μια βιαστική εξήγηση του συστήματος για το άτομο στο άλλο άκρο της γραμμής. Ακόμη χειρότερα, η χρήση του ραδιοφώνου σήμαινε πεζοπορία μέχρι τον φάρο, όπου δημιουργήθηκε με άμεση οπτική επαφή με έναν πυροσβεστικό σταθμό στην ηπειρωτική χώρα.

Περίπου πριν από τέσσερα χρόνια, οι σεισμολόγοι από την UC Berkeley αναβαθμίζουν την πρόσβαση στο Internet του Farallones έτσι ώστε να μπορούν να παρακολουθούν τις κινήσεις του σφάλματος του San Andreas συγκρίνοντας τα δεδομένα GPS (Global Positioning System). Τα νησιά κάθονται στην αντίθετη πλευρά του σφάλματος από το Σαν Φρανσίσκο.

Οι σεισμολόγοι δημιούργησαν δρομολογητές Wi-Fi για καταναλωτές στον φάρο και σε ένα κτίριο στην πλευρά του Σαν Φρανσίσκο προς τη θάλασσα. Το σύστημα αυτό εξακολουθεί να υπάρχει, αλλά ποτέ δεν ήταν πολύ γρήγορο ή αξιόπιστο, σύμφωνα με τον Bradley. Επίσης, τείνουν να συντρίβουν - κυριολεκτικά - επειδή η τοποθέτηση της κεραίας δεν μπορούσε να αντέξει τον καιρό.

Ο Πόζαρ και ο Πέτερσον πλησίασαν προσεκτικά την πρόκληση, αλλά ακόμη και έπρεπε να ανταλλάξουν την πρώτη τους σειρά ραδιοφώνων. Το σημερινό σύστημα, που χρησιμοποιείται από τον Νοέμβριο, είναι το καλύτερο ακόμα, σύμφωνα με τον Bradley.

Η καρδιά του δικτύου είναι η μεγάλη σύνδεση Wi-Fi μεταξύ της βάσης του φάρακ Farallones και ενός πύργου σε ένα από τα υψηλότερα σημεία Σαν Φρανσίσκο, στις Twin Peaks. Ο σύνδεσμος έχει δύο ραδιόφωνα IEEE 802.11n σε κάθε άκρο, ένας από τους οποίους λειτουργεί στην περιοχή συχνοτήτων 5.8GHz και ο άλλος στη ζώνη 2.4GHz. Τα ραδιόφωνα, από την Ubiquiti, εκτελούν κάθε φορά Power over Ethernet και καταναλώνουν 8 watts ή λιγότερο ηλεκτρισμού, χαμηλότερα από τα τυπικά σημεία πρόσβασης των επιχειρήσεων. Το ραδιόφωνο 5.8GHz χρησιμοποιεί τεχνολογία 2x2 MIMO (πολλαπλών εισόδων, πολλαπλών εξόδων) για αυξημένη απόδοση. Το ραδιόφωνο 2,4 GHz έχει μία υποδοχή κεραίας.

Θεωρητικά, ένας ραδιοεπικοινωνίας 802.11n με 2x2 MIMO μπορεί να προσφέρει απόδοση μεγαλύτερη από 300Mbps. Η ίνα που τρέχει από την πλευρά του Lighthouse Peak θα μπορούσε εύκολα να το χειριστεί, αν και ο διακόπτης Ethernet που χρησιμοποιείται με τα ραδιόφωνα περιορίζεται σε 100Mbps. Ωστόσο, δύο προβλήματα εμπόδισαν τον Pozar και τον Peterson να δημιουργήσουν μια ευρυζωνική σύνδεση που θα έκανε τους online gamers στην ηπειρωτική χώρα να ζηλεύουν πραγματικά. Το ένα είναι η ατμοσφαιρική εξασθένηση, στην οποία ένα σήμα που μετακινείται από το έδαφος στο νησί μπορεί να παραμορφωθεί από συνθήκες όπως βροχή ή ομίχλη. Πάνω από 50 χιλιόμετρα, αυτές οι συνθήκες μπορεί να αποδυναμώσουν ένα σήμα, και ειδικά η ομίχλη είναι ένα γνωστό χαρακτηριστικό της ακτής του Σαν Φρανσίσκο.

Ένα σχετικό πρόβλημα, που ονομάζεται διάθλαση, μπορεί να συμβεί ακόμα και υπό τις καλύτερες συνθήκες. Όταν είναι ζεστό και ηλιόλουστο μεταξύ του Σαν Φρανσίσκο και των Farallones, ο φαινομενικά καθαρός αέρας μπορεί να γεμίσει με εξατμισμένο ωκεάνιο νερό που ανεβαίνει σε μερικές εκατοντάδες πόδια και έπειτα σταματά ξαφνικά. Όταν το ασύρματο σήμα χτυπά τη γραμμή ανάμεσα σε υγρό και ξηρό αέρα, το φράγμα μπορεί να δράσει σαν φακός, κάμνοντας το σήμα έξω από το επιθυμητό μονοπάτι και κάτω στο νερό.

Λόγω της διάθλασης, οι σπάνιες μέρες κατά τις οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι Farallones από την ηπειρωτική χώρα είναι συχνά το χειρότερο για την επικοινωνία με τα νησιά. Το δίκτυο έκλεισε κατά τη διάρκεια ενός καλού καιρού την περασμένη εβδομάδα, δήλωσε ο Πόζαρ.

Και η ατμοσφαιρική εξασθένηση και η διάθλαση προκαλούν εξασθένιση των σημάτων. Οι μηχανικοί αντιμετώπισαν αυτά τα προβλήματα με διάφορα βήματα, μεταξύ των οποίων η χρήση ισχυρών κεραιών και στενών διαύλων. Ένα ραδιόφωνο IEEE 802.11n μπορεί να χρησιμοποιήσει κανάλια πλάτους 40Mhz, αλλά η Pozar περιόρισε το πλάτος του καναλιού στα 10MHz, δημιουργώντας ένα πιο εστιασμένο σήμα. Αυτή η θυσιασμένη ταχύτητα για την απόσταση

«Επειδή πάμε πάνω από 50 χιλιόμετρα νερού, είμαι εξαιρετικά συντηρητικός, οπότε έχω σπρώξει αυτό το θέμα μόνο σε περίπου 12 megabits», δήλωσε ο Pozar. τα ραδιόφωνα βιδώνονται στη βάση του φάρου και συνδέονται με έναν δρομολογητή που είναι χτισμένος γύρω από μια κύρια πλακέτα επικοινωνιών της Soekris Engineering, και με τη σειρά του σε ένα διακόπτη Ethernet Cisco Catalyst 2950. Ο Πόζαρ και ο Πέτερσον θα μπορούσαν να δημιουργήσουν ένα άλλο δίκτυο Wi-Fi μεταξύ του φάρου και των σπιτιών βιολόγων, αλλά επέλεξαν τις ίνες ως μια ταχύτερη και πιο αξιόπιστη λύση. Βρίσκουν την ίνα μονής κατεύθυνσης ακριβώς κάτω από το βουνό παράλληλα με μια ηλεκτρική γραμμή.

Το σημείο πρόσβασης Wi-Fi των 5.8GHz είναι ο πρωταρχικός σύνδεσμος, το 2.4GHz Wi-Fi είναι το backup και το παλαιότερο ασύρματο LAN LAN των σεισμολόγων είναι το εφεδρικό σε αυτό, είπε ο Πόζαρ. Αυτή η ρύθμιση τροφοδοτεί σχεδόν τα ψηφιακά δεδομένα που συμβαίνουν στους Farallones, συμπεριλαμβανομένων των αναφορών άγριας ζωής, του blogging, της πλοήγησης στο Web και του VoIP (Voice over Internet Protocol) στην υπηρεσία VoicePulse. Η Pozar υπολογίζει το χρόνο εγκατάστασης σε ποσοστό μεγαλύτερο από 98 τοις εκατό

«Δεν υπήρξε ποτέ μια μέρα όταν το Διαδίκτυο έχει τελείως μειωθεί» δήλωσε ο Bradley

Η Ακαδημία Επιστημών ήταν επίσης ευχαριστημένη με την απόδοση της κάμεράς της, frames ανά δευτερόλεπτο βίντεο με σχεδόν υψηλή ευκρίνεια χρησιμοποιώντας 512K bps της σύνδεσης Wi-Fi. Οι ερευνητές της Ακαδημίας, η Υπηρεσία Ψαριών και Άγριας Ζωής και το Παρατηρητήριο Πουλιών κινούνται και μεγεθύνουν την κάμερα εξ αποστάσεως

"Οι άνθρωποι ήταν ενθουσιασμένοι για να πάρουν μια ματιά στο νησί", δήλωσε ο Kathi Koontz, διευθυντής έργου στην Ακαδημία. "Κανένα μέλος του κοινού δεν μπορεί φυσικά να πατήσει το πόδι στο νησί, έτσι δίνει στους ανθρώπους μια μοναδική θέα που δεν κατάφεραν να πάρουν στο παρελθόν." Η Ακαδημία σκοπεύει τώρα να αναβαθμίσει την κάμερα σε υψηλότερο ορισμό (καταναλώνοντας 1M bps) και να την χρησιμοποιήσει σε μια προσωρινή έκθεση για τους Farallones στο μουσείο της, δήλωσε ο Koontz.

Το όλο έργο, χρηματοδοτούμενο από την Ακαδημία Επιστημών, 10.000 δολάρια ΗΠΑ, δήλωσε ο Πόζαρ. Η πόλη του Σαν Φρανσίσκο έδωσε χώρο στους πύργους Twin Peaks για τις ηπειρωτικές κεραίες και την πρόσβαση στο δίκτυο οπτικών ινών της για την επιστροφή από εκεί. Το Αρχείο Διαδικτύου, στο Μπέρκλεϊ, δίνει τη διαδικτυακή διαμετακόμιση για το δίκτυο.

Παρά την όλη ηθική και οικονομική στήριξη, η δημιουργία και η λειτουργία του δικτύου ήταν ένα ιδιαίτερα πρόκληση για το έργο πληροφορικής, σύμφωνα με τον Ποζάρ. Κατά τη διάρκεια της περιόδου φωλεοποίησης των πουλιών, απαιτούνται σκληρά καπέλα για την προστασία από την κατάδυση με βόμβες και απαιτείται προστατευτικό ρουχισμό για να αποφευχθεί το πικάντικο περιττώματα των πτηνών

Το έργο ήταν επίσης υπό προετοιμασία. κάτι παρόμοιο με τις αποστολές του Απόλλωνα, "είπε ο Πόζαρ. "Πρέπει να έχετε τα πάντα γεμάτα και να βγάλετε τα πάντα εκεί που μπορείτε και να περιμένετε κάθε είδους έκτακτη ανάγκη, επειδή δεν υπάρχει Ραδιόφωνο στο νησί."

Λόγω της πολύπλοκης εφοδιαστικής της βάρδιας νησιά και περιμένοντας τον σωστό καιρό, θα χρειαστούν μήνες για να επιστρέψουν στους Farallones εάν κάτι πήγε στραβά, είπε ο Πόζαρ. Ως προφύλαξη, εγκατέστησε τα ραδιόφωνα για τα νησιά και τα εξέτασε σε ένα λόφο στο Σαν Φρανσίσκο πριν τα βγάλει έξω για εγκατάσταση.

Ακόμα, ο Πόζαρ, που λέει ότι έχει εργαστεί ως ραδιοφωνικός μηχανικός στο Δέλτα της Βόρειας Καλιφόρνιας, εγκατέστησε πρόσβαση στο Διαδίκτυο σε έργα χαμηλού εισοδήματος κατοικιών στο Σαν Φρανσίσκο και ξεκίνησε τον πρώτο ISP της πόλης, δεν έχει καμία απογοήτευση.

«Οι Farallones ήταν ακριβώς ένα τέτοιο εξαιρετικά δροσερό hack», δήλωσε ο Pozar