Wi-Fi поместил Windblown Калифорнийские острова в Интернете

Выносливая команда биологов, дислоцированная на островах Фараллон, в небольшом наборе выходов в Тихом океане к западу от Сан-Франциско, испытывает множество неудобств.

В конце концов, они живут на островах, составленных в основном из камней, питьевой фильтрованной дождевой воды и использования солнечной энергии, которая ослабевает в течение коротких дней зимы. Чтобы выйти на остров и обратно, они полагаются на группу частных судоверфистов, которые готовы отплыть 47-километровый (28-мильный) участок океана между городом и островами, а затем вытащить свои лодки на берег на кране. По словам Русса Брэдли, который работает на островах около 18 недель года, Фараллоны не имеют доков, потому что никто не выживет в ветре и бурных морях, как менеджер программ Фаллаллонов для обсерватории птиц Пэйдж-Рейс.

В некотором смысле по словам Брэдли, Фараллоны чувствуют себя более чем в 28 милях от цивилизации. «Просто транспортировка и логистика работы и проживания здесь - это целая проблема сама по себе», - сказал он.

Но за последний год или около того жители двух небольших восстановленных домов в 1870-х годах, которые составляют человека поселение на островах пользовалось более быстрым доступом к Интернету, чем многие жители высоко проводного Сан-Франциско, которые они могут видеть в ясный день. Жители острова обычно получают между 6 Мбит / с (бит в секунду) и 12 Мбит / с, что на высоком уровне для типичного кабельного модемного соединения. У них даже есть волокна прямо к их домам, роскошь многих жителей США по-прежнему с нетерпением ждет.

Разница в том, что волокно на Фараллонах заканчивается на вершине Маяка-Хилла - на самом деле крутой скалистый пик почти 370 футов high - где он подключен к выделенной 50-точечной сети точка-точка Wi-Fi.

Использование готовых точек доступа, специальной антенны, компьютерного моделирования и некоторых проб и ошибок, двух местных интернет-ветеранов привели широкополосную связь к месту, где тюлени превосходят численность людей. Соответственно, они делали это главным образом ради тюленей, а также для других морских млекопитающих и птиц, населяющих Фараллоны, плотно охраняемый заповедник, в котором проживает самая большая колония морских птиц в континентальной части США.

Пришла сеть Фараллонов после того, как Служба рыбного хозяйства и дикой природы США, Калифорнийская академия наук в Сан-Франциско и некоммерческая обсерватория птиц Пейдж-Рейес в близлежащем округе Марин, решили примерно в то же время, что островам нужен лучший цифровой спасательный круг. Интернет-пионеры Тим Позар и Мэтт Петерсон объединились для разработки и создания системы, которая вышла в эфир в апреле 2009 года. Люди на островах круглый год, но не более восьми, между штатными биологами и стажерами. В дополнение к тому, чтобы поддерживать связь с миром во время пребывания на островах в течение шести недель и более, сеть несет критические данные о состоянии местной дикой природы и поддерживает веб-камеру на полный рабочий день для исследований и обучения общественности.

предыдущие методы общения на Фараллонах не могли поддержать все это, по крайней мере, не надежно, по словам Брэдли, который работает с островами с 1998 года. В то время единственной речевой линией была двухсторонняя ОВЧ морское радио. Он мог связаться с обычными телефонами на материке, но разговоры были неудобными, сказал он.

«Вы должны были нажать эту кнопку во время разговора, а затем отпустить ее и задержать две секунды, чтобы другой человек мог говорить, - сказал Брэдли. Обычно это требовало поспешного объяснения системы человеку на другом конце линии. Хуже того, использование радио означало восхождение на маяк, где он был создан с прямой видимостью на пожарной станции на материке.

Около четырех лет назад сейсмологи из Калифорнийского университета в Беркли модернизировали доступ к Интернету в Фараллонах поэтому они могли отслеживать движения San Andreas Fault, сравнивая данные GPS (Global Positioning System). Острова сидят на противоположной стороне вины из Сан-Франциско.

Сейсмологи создали беспроводные маршрутизаторы Wi-Fi на маяке и в здании на стороне моря в Сан-Франциско. По словам Брэдли, эта система все еще на месте, но никогда не была очень быстрой или надежной. Он также имел тенденцию к сбою - буквально - потому что антенный монтаж не выдерживал погоды.

Позар и Петерсон методично подошли к решению, но даже им пришлось поменять свой первый набор радиоприемников. По словам Брэдли, нынешняя система, используемая с ноября, является лучшей.

Сердцем сети является длинная связь Wi-Fi между базой маяка Фараллонов и башней в одной из самых высоких точек в Сан-Франциско, на Твин Пикс. Ссылка имеет две радиостанции IEEE 802.11n на каждом конце, одна из которых работает в частотном диапазоне 5,8 ГГц, а другая в диапазоне 2,4 ГГц. Радиостанции от Ubiquiti каждый работают на Power over Ethernet и потребляют 8 Вт или менее электроэнергии, что ниже, чем у типичных точек доступа для предприятий. Радиостанция 5,8 ГГц использует 2x2 MIMO (многократную, многократную) технологию для увеличения пропускной способности. Радиостанция с тактовой частотой 2,4 ГГц имеет разъем с одной антенной.

Теоретически радиостанция 802.11n с 2x2 MIMO может обеспечивать пропускную способность более 300 Мбит / с. Поток, проходящий по стороне маякового пика, может легко справиться с этим, хотя коммутатор Ethernet используемое с радиостанциями, ограничено 100 Мбит / с.

Однако две проблемы не позволили Позару и Петерсону установить широкополосное соединение, которое сделало бы онлайн-геймеров на материке поистине ревнивыми. Одним из них является атмосферное затухание, при котором сигнал, перемещающийся с суши на остров, может быть искажен такими условиями, как дождь или туман. Более 50 км эти условия могут ослабить сигнал, а туман, в частности, является известной чертой побережья Сан-Франциско.

Связанная с этим проблема, называемая рефракцией, может возникать даже в лучших условиях. Когда тепло и солнечно между Сан-Франциско и Фараллонами, казалось бы, чистый воздух может быть заполнен испаряющейся океанской водой, которая поднимается до нескольких сотен футов, а затем внезапно останавливается. Когда беспроводной сигнал попадает на линию между влажным и сухим воздухом, барьер может действовать как линза, изгибая сигнал из намеченного пути и вниз в воду.

Из-за преломления в редкие дни, когда Фараллоны могут быть видно из материка, часто являются худшими для общения с островами. По словам Позара, сеть вышла в течение хорошей погоды только на прошлой неделе.

Как атмосферное затухание, так и преломление вызывают сигналы, которые исчезают. Инженеры решили эти проблемы несколькими шагами, в том числе с использованием мощных антенн и узких каналов. Радиостанция IEEE 802.11n может использовать каналы шириной до 40 МГц, но Pozar ограничивает ширину канала до 10 МГц, создавая более сфокусированный сигнал. Это принесло в жертву скорость на расстояние.

«Потому что мы переходим более чем на 50 километров воды, я очень консервативен, поэтому я действительно вернул это обратно всего на 12 мегабит», - сказал Позар.

радиоприводы прикреплены к основанию маяка и подключены к маршрутизатору, который построен на коммуникационной материнской плате Soekris Engineering и, в свою очередь, коммутатору Cisco Catalyst 2950 Ethernet. Позар и Петерсон могли создать еще одну сеть Wi-Fi между маяком и домами биологов, но они выбрали оптоволокно как более быстрое и надежное решение.

Точка доступа Wi-Fi 5.8 ГГц является основным каналом, Wi-Fi 2,4 ГГц - это резервная копия, а старая беспроводная локальная сеть сейсмологов - - сказал Позар. Эта настройка подпитывает почти все цифровое, что происходит на Farallones, включая отчеты о дикой природе, блоги, веб-серфинг и VoIP (голос через интернет-протокол) в службе VoicePulse. Позар оценивает время безотказной работы более чем на 98%.

«Никогда не было дня, когда Интернет был полностью опущен», - сказал Брэдли.

Академия наук также была довольна работой своей веб-камеры, которая обеспечивает 30 кадров в секунду видео почти высокого разрешения с использованием 512 Кбит / с по ссылке Wi-Fi. Исследователи из Академии, службы рыб и дикой природы и птичьего обсерватория перемещаются и дистанционно масштабируют камеру.

«Люди были рады увидеть остров, - сказала Кати Кунц, руководитель проекта в Академии. «Никто из общественности не может физически ступить на остров, поэтому он дает людям уникальное представление о том, что они не смогли получить ранее». Академия теперь планирует обновить веб-камеру до более высокого определения (потребляя 1 Мбит / с) и использовать ее во временном экспонате о Фараллонах в своем музее, сказал Кунц.

Весь проект, финансируемый Академией наук, стоит меньше, чем 10 000 долларов США, сказал Позар. Город Сан-Франциско пожертвовал башню на Twin Peaks для материковых антенн и оттуда получил доступ к своей оптоволоконной сети. По словам Позара, интернет-архив в Беркли жертвует интернет-транзит для сети.

Несмотря на всю моральную и финансовую поддержку, создание и работа над сетью было особенно сложным ИТ-проектом. Он сказал, что во время сезона гнездования птиц для защиты от дайв-бомбардировки требуются жесткие шляпы, и защитная одежда необходима, чтобы удержать острый окунь птиц.

Проект также был упражнением в подготовке.

«I вроде как уподоблять миссии Луны Аполлона », - сказал Позар. «У вас должно быть все, что собрано и забрать все, что вы можете, и ожидать всякого рода непредвиденных обстоятельств, потому что на острове нет радиохимии».

Из-за сложной логистики вытащить лодку на острова и ожидая подходящей погоды, может потребоваться несколько месяцев, чтобы вернуться к Фараллонам, если что-то пошло не так, сказал Позар. В качестве меры предосторожности он установил радиостанции для островов и проверил их на холме в Сан-Франциско, прежде чем вытащить их для установки.

Тем не менее, Позар, который говорит, что он работал инженером радиовещания в дельте Северной Калифорнии, установил доступ к Интернету в проектах жилищного строительства с низким доходом в Сан-Франциско и начал первый интернет-провайдер в городе, не жалеет.

«Фараллоны были просто такой ультра-классной ручкой», - сказал Позар.