Các hạt Wi-Fi có gió thổi bay Quần đảo California trên web

Đội ngũ sinh vật học cứng rắn đóng trên Quần đảo Farallon, một tập hợp quá nhỏ ở vùng biển Thái Bình Dương ngay phía tây San Francisco, chịu nhiều bất tiện.

Rốt cuộc, họ sống trên những hòn đảo được tạo thành chủ yếu là đá, uống nước mưa đã lọc và sử dụng năng lượng mặt trời trong thời gian ngắn của mùa đông. Chỉ để ra ngoài đảo và quay trở lại, họ dựa vào một nhóm những người chèo thuyền tư nhân sẵn sàng đi thuyền dài 47 km giữa thành phố và các đảo và sau đó đưa thuyền của họ lên bờ trên cần cẩu. Farallones không có bến tàu, bởi vì không ai có thể sống sót trong gió và biển cả, theo Russ Bradley, người làm việc trên đảo trong khoảng 18 tuần trong năm với tư cách là người quản lý chương trình Farallones cho Đài quan sát chim Point Reyes., các Farallones cảm thấy hơn 28 dặm từ nền văn minh, theo Bradley. "Chỉ cần vận chuyển và hậu cần làm việc và sinh sống ở đây là một thách thức hoàn toàn," ông nói.

Nhưng trong một năm qua, dân cư của hai ngôi nhà nhỏ, đã phục hồi những năm 1870 tạo nên con người giải quyết trên các hòn đảo đã được hưởng truy cập Internet nhanh hơn so với nhiều cư dân của San Francisco có dây cao, mà họ có thể nhìn thấy vào một ngày rõ ràng. Các cư dân của hòn đảo thường nhận được từ 6M bps (bit / giây) và 12M bps, đó là trên cao cấp cho một kết nối modem cáp điển hình. Họ thậm chí còn có chất xơ thẳng đến nhà của họ, một sự sang trọng mà nhiều cư dân Mỹ vẫn lo lắng chờ đợi.

Sự khác biệt là sợi trên Farallones kết thúc ở đỉnh Đồi Lighthouse - thực sự là một đỉnh núi đá cao gần 370 feet cao - nơi nó được cắm vào mạng Wi-Fi chuyên dụng, dài 50km.

Sử dụng các điểm truy cập có sẵn, ăng-ten đặc biệt, mô hình máy tính và một số thử nghiệm và lỗi, hai cựu chiến binh Internet địa phương đã mang băng thông rộng đến một nơi con dấu đông hơn con người. Phù hợp, chúng chủ yếu là vì hải cẩu, và cho các động vật có vú và chim biển khác sống ở Farallones, một loài động vật hoang dã được bảo vệ chặt chẽ, là nơi trú ngụ của loài chim biển lớn nhất ở lục địa Hoa Kỳ

Mạng Farallones đến về sau Dịch vụ Cá và Động vật hoang dã Hoa Kỳ, Học viện Khoa học California ở San Francisco và Đài quan sát Chim Point Reyes phi lợi nhuận ở Quận Marin gần đó, tất cả đã quyết định cùng thời điểm các hòn đảo cần một vòng đời kỹ thuật số tốt hơn. Những người tiên phong Internet Tim Pozar và Matt Peterson đã hợp tác để thiết kế và xây dựng hệ thống, được phát hành vào tháng 4 năm 2009. Có những người trên đảo quanh năm, nhưng không bao giờ nhiều hơn tám người cùng một lúc, giữa các nhà sinh học và thực tập sinh. Ngoài việc giữ liên lạc với thế giới trong khoảng thời gian từ sáu tuần trở lên trên các đảo, mạng lưới mang dữ liệu quan trọng về tình trạng động vật hoang dã địa phương và hỗ trợ một webcam toàn thời gian để nghiên cứu và giáo dục công chúng. Các phương pháp truyền thông trước đây trên Farallones không thể hỗ trợ tất cả điều đó, ít nhất là không đáng tin cậy, theo Bradley, người đã làm việc trên các đảo từ năm 1998. Vào thời điểm đó, dòng thoại duy nhất là một VHF hai chiều đài phát thanh biển. Nó có thể tiếp cận các điện thoại thông thường trên đất liền, nhưng các cuộc nói chuyện rất khó xử, anh nói.

"Bạn phải nhấn nút này trong khi đang nói chuyện, và sau đó thả nó ra và có độ trễ hai giây trước khi người khác có thể nói "Bradley nói. Điều này thường đòi hỏi một lời giải thích vội vã của hệ thống cho người ở đầu kia của dòng. Tệ hơn nữa, bằng cách sử dụng radio có nghĩa là đi bộ lên ngọn hải đăng, nơi nó được thiết lập trực tiếp với một trạm cứu hỏa trên đất liền.

Khoảng bốn năm trước, các nhà địa chấn học từ UC Berkeley nâng cấp truy cập Internet của Farallones để họ có thể theo dõi chuyển động của lỗi San Andreas bằng cách so sánh dữ liệu GPS (Hệ thống Định vị Toàn cầu). Các hòn đảo ngồi ở phía đối diện của lỗi từ San Francisco.

Các nhà địa chấn học đã thiết lập bộ định tuyến Wi-Fi cho người tiêu dùng trên ngọn hải đăng và trên một tòa nhà ở phía biển của San Francisco. Hệ thống đó vẫn còn tồn tại nhưng chưa bao giờ rất nhanh hoặc đáng tin cậy, theo Bradley. Nó cũng có xu hướng sụp đổ - theo nghĩa đen - bởi vì gắn ăng-ten không thể chịu được thời tiết.

Pozar và Peterson tiếp cận thử thách một cách có phương pháp, nhưng thậm chí họ phải trao đổi bộ radio đầu tiên của họ. Hệ thống hiện tại, được sử dụng từ tháng 11, là tốt nhất, theo Bradley.

Trái tim của mạng là liên kết Wi-Fi dài giữa căn cứ ngọn hải đăng Farallones và một tòa tháp ở một trong những điểm cao nhất trong San Francisco, trên hai đỉnh núi. Liên kết có hai radio IEEE 802.11n trên mỗi đầu, một trong số đó hoạt động trong dải tần số 5,8GHz và một trong dải tần 2.4GHz. Radio, từ Ubiquiti, mỗi radio chạy trên Power over Ethernet và tiêu thụ 8 watt điện năng ít hơn, thấp hơn so với các điểm truy cập thông thường của doanh nghiệp. Đài 5,8GHz sử dụng công nghệ MIMO 2x2 (nhiều trong, nhiều lần) để tăng thông lượng. Đài phát thanh 2.4GHz có một đầu nối ăng ten đơn.

Về mặt lý thuyết, một đài phát thanh 802.11n với 2x2 MIMO có thể cung cấp thông lượng hơn 300M bps. Sợi chạy bên dưới Lighthouse Peak có thể dễ dàng xử lý, mặc dù Ethernet switch Tuy nhiên, hai vấn đề ngăn cản Pozar và Peterson thiết lập một kết nối băng thông rộng khiến các game thủ trực tuyến trên đất liền thực sự ghen tuông. Một là suy giảm khí quyển, trong đó một tín hiệu đi từ đất này sang đảo khác có thể bị bóp méo bởi các điều kiện như mưa hoặc sương mù. Hơn 50km, những điều kiện đó có thể làm suy yếu tín hiệu và đặc biệt là sương mù là một đặc điểm nổi tiếng của bờ biển ngoài khơi San Francisco.

Một vấn đề liên quan, gọi là khúc xạ, có thể xảy ra ngay cả trong điều kiện tốt nhất. Khi trời ấm và nắng giữa San Francisco và Farallones, không khí dường như rõ ràng có thể tràn đầy nước biển bốc hơi dâng lên vài trăm feet, rồi đột nhiên dừng lại. Khi tín hiệu không dây chạm vào đường giữa không khí ẩm và không khí khô, hàng rào có thể hoạt động như một thấu kính, uốn tín hiệu ra khỏi đường đi dự định của nó và xuống nước.

Vì khúc xạ, những ngày hiếm hoi khi Farallones có thể nhìn từ đất liền thường là điều tồi tệ nhất khi giao tiếp với các đảo. Pozar cho biết, mạng lưới đã đi ra ngoài trong một khoảng thời tiết tốt trong tuần vừa rồi, Cả sự suy giảm khí quyển và khúc xạ khiến tín hiệu mờ đi. Các kỹ sư đã giải quyết các vấn đề này bằng một vài bước, bao gồm sử dụng ăng-ten mạnh và các kênh hẹp. Một đài phát thanh IEEE 802.11n có thể sử dụng các kênh rộng 40Mhz nhưng Pozar giới hạn chiều rộng kênh thành 10MHz, tạo ra một tín hiệu tập trung hơn. Tốc độ hy sinh cho khoảng cách.

"Bởi vì chúng tôi đang đi trên 50 km nước, tôi cực kỳ bảo thủ. Vì vậy, tôi đã thực sự quay trở lại chỉ khoảng 12 megabit", Pozar nói. radio được gắn vào chân ngọn hải đăng và kết nối với một bộ định tuyến được xây dựng xung quanh một bo mạch chủ truyền thông Soekris Engineering, và lần lượt chuyển sang bộ chuyển mạch Ethernet Cisco Catalyst 2950. Pozar và Peterson có thể đã thiết lập một mạng Wi-Fi khác giữa ngọn hải đăng và nhà của các nhà sinh học, nhưng họ đã chọn sợi như một giải pháp nhanh hơn, đáng tin cậy hơn. Họ đặt sợi đơn mode xuống núi cùng với đường dây điện.

Điểm truy cập Wi-Fi 5.8GHz là liên kết chính, Wi-Fi 2.4GHz là bản sao lưu và thiết bị LAN không dây cũ hơn của địa chấn học dự phòng cho điều đó, Pozar nói. Thiết lập này cung cấp gần như tất cả mọi thứ kỹ thuật số xảy ra trên Farallones, bao gồm báo cáo động vật hoang dã, viết blog, lướt web và VoIP (voice over Internet Protocol) trên dịch vụ VoicePulse. Pozar ước tính thời gian hoạt động ở mức hơn 98%.

"Chưa bao giờ có một ngày Internet hoàn toàn xuống," Bradley nói.

Học viện Khoa học cũng rất hài lòng với hiệu suất của webcam, mang lại 30 khung hình trên giây của video có độ phân giải cao, sử dụng 512K bps của liên kết Wi-Fi. Các nhà nghiên cứu tại Học viện, Dịch vụ cá và động vật hoang dã và di chuyển chim quan sát và phóng to camera từ xa.

Kathi Koontz, quản lý dự án tại Học viện cho biết: “Mọi người đã rất hào hứng để có được cái nhìn thoáng qua về hòn đảo. "Không một thành viên nào của công chúng có thể đặt chân lên đảo, vì vậy nó mang lại cho mọi người một cái nhìn độc đáo mà họ chưa từng có trước đây". Học viện hiện có kế hoạch nâng cấp webcam lên độ nét cao hơn (tiêu thụ 1 triệu bps) và sử dụng nó trong một cuộc triển lãm tạm thời về Farallones trong bảo tàng của nó, Koontz nói.

Toàn bộ dự án, được tài trợ bởi Viện Hàn lâm Khoa học, chi phí ít hơn 10.000 đô la Mỹ, Pozar nói. Thành phố San Francisco tặng không gian tháp trên Twin Peaks cho các ăng-ten đại lục và truy cập vào mạng cáp quang của nó để tu sửa từ đó. Theo Pozar, kho lưu trữ Internet ở Berkeley cho phép vận chuyển Internet cho mạng.

Mặc dù tất cả sự hỗ trợ về mặt đạo đức và tài chính, thiết lập và làm việc trên mạng là một dự án CNTT đặc biệt khó khăn. Trong mùa chim làm tổ, mũ cứng cần thiết để bảo vệ chống lại lặn, và quần áo bảo hộ là cần thiết để giữ cho phân chim hăng hăng, ông nói.

Dự án cũng là một bài tập chuẩn bị.

" giống như nó cho nhiệm vụ mặt trăng Apollo, "Pozar nói. "Bạn phải có tất cả mọi thứ đóng gói và đưa tất cả mọi thứ ra khỏi đó mà bạn có thể, và mong đợi tất cả các loại dự phòng, bởi vì không có Radio Shack trên đảo."

Bởi vì các hậu cần phức tạp của việc đi thuyền đi đến Pozar cho biết, các hòn đảo và chờ đợi thời tiết phù hợp, có thể mất vài tháng để quay trở lại Farallones nếu có điều gì đó không ổn. Để đề phòng, anh thiết lập radio cho các đảo và thử nghiệm chúng trên một ngọn đồi ở San Francisco trước khi kéo chúng ra để lắp đặt.

Tuy nhiên, Pozar, người nói anh ta đã làm việc như một kỹ sư phát thanh ở vùng đồng bằng Bắc California, thiết lập truy cập Internet tại các dự án nhà ở thu nhập thấp ở San Francisco và bắt đầu ISP đầu tiên của thành phố, không hối tiếc.

"Farallones chỉ là một bản hack cực kỳ tuyệt vời", Pozar nói.