Wi-Fi Meletakkan Windblown California Islands di Web

Pasukan ahli-ahli biologi yang bertugas di Kepulauan Farallon, satu kumpulan kecil yang tersingkir di Pasifik di barat San Francisco, mengalami banyak kesulitan.

Lagipun, mereka tinggal di kepulauan yang dibuat kebanyakannya batu, minum air hujan ditapis dan menggunakan kuasa suria yang merosot pada hari-hari pendek musim sejuk. Hanya untuk pergi ke pulau dan belakang, mereka bergantung kepada penumpang kapal swasta yang sanggup berlayar samudera seluas 47 kilometer (28 batu) antara bandar dan pulau-pulau dan kemudian kapal mereka ditarik ke pantai pada kren. Farallones tidak mempunyai dok, kerana tidak ada yang dapat bertahan di angin dan laut bergelora, menurut Russ Bradley, yang bekerja di pulau itu selama kira-kira 18 minggu setahun sebagai pengurus program Farallones untuk Observatori Burung Point Reyes.

Dalam beberapa cara, Farallones merasakan lebih daripada 28 batu dari tamadun, menurut Bradley. "Hanya pengangkutan dan logistik bekerja dan tinggal di sini adalah satu cabaran tersendiri dalam dirinya sendiri," katanya. Tetapi pada tahun lalu atau lebih, penduduk kedua-dua kecil itu telah memulihkan rumah-rumah 1870-an yang membentuk manusia penyelesaian di pulau-pulau telah menikmati akses Internet yang lebih cepat daripada banyak penduduk San Francisco yang sangat berwayar, yang dapat mereka lihat pada hari yang jelas. Tokoh-tokoh di pulau ini biasanya mendapat antara 6M bps (bit per saat) dan 12M bps, yang berada pada tahap tinggi untuk sambungan modem kabel biasa. Mereka juga mempunyai serat lurus ke rumah mereka, mewah ramai penduduk AS masih menunggu cemas.

Perbezaannya adalah bahawa serat di Farallones berakhir di puncak Lighthouse Hill - sebenarnya puncak yang curam, hampir 370 kaki tinggi - di mana ia dipasangkan ke dalam rangkaian Wi-Fi 50-point-to-point yang khusus.

Menggunakan mata akses off-the-shelf, antena khas, pemodelan komputer, dan beberapa percubaan dan kesilapan, dua veteran Internet tempatan telah membawa jalur lebar ke tempat di mana anjing laut lebih banyak daripada manusia. Sesuai dengan itu, mereka melakukan kebanyakannya demi anjing laut, dan untuk mamalia dan burung laut yang lain yang mendiami Farallones, memelihara hidupan liar yang terjejas yang merupakan tempat tinggal di koloni burung laut terbesar di benua AS

Jaringan Farallones datang kira-kira selepas Perkhidmatan Ikan dan Hidupan Liar AS, Akademi Sains California di San Francisco, dan Balai Cerap Burung Point Poin yang bukan keuntungan di Marin County yang berdekatan semuanya memutuskan bahawa pulau-pulau itu memerlukan hayat digital yang lebih baik. Perintis Internet Tim Pozar dan Matt Peterson bekerjasama untuk merekabentuk dan membina sistem itu, yang berlangsung secara langsung pada bulan April 2009. Terdapat orang di pulau-pulau sepanjang tahun, tetapi tidak lebih daripada lapan pada satu masa, di antara kakitangan biologi dan pelatih. Sebagai tambahan untuk menjaga mereka berhubung dengan dunia selama enam minggu atau lebih di pulau-pulau, rangkaian ini membawa data penting mengenai keadaan hidupan liar setempat dan menyokong webcam sepenuh masa untuk penyelidikan dan mendidik orang ramai.

The kaedah komunikasi sebelumnya di Farallones tidak dapat menyokong semua itu, sekurang-kurangnya tidak boleh dipercayai, menurut Bradley, yang telah bekerja di kepulauan sejak tahun 1998. Pada masa itu, satu-satunya saluran suara adalah VHF dua hala radio laut. Ia boleh mencapai telefon konvensional di tanah besar, tetapi perbualannya adalah janggal, katanya.

"Anda terpaksa menekan butang ini semasa anda bercakap, dan kemudian melepaskannya dan mempunyai kelewatan dua saat sebelum orang lain boleh berbual, "Kata Bradley. Ini biasanya memerlukan penjelasan tergesa-gesa sistem kepada orang di hujung garisan yang lain. Lebih buruk lagi, dengan menggunakan radio bermakna mendaki ke rumah api, di mana ia ditubuhkan dengan garis penglihatan langsung ke stesen api di tanah besar.

Sekitar empat tahun yang lalu, ahli seismologi dari UC Berkeley dinaik taraf akses Internet Farallones jadi mereka boleh mengesan pergerakan San Andreas Fault dengan membandingkan data GPS (Global Positioning System). Pulau-pulau duduk di seberang kesalahan dari San Francisco.

Ahli seismologi menubuhkan router Wi-Fi pengguna di rumah api dan bangunan di tepi laut San Francisco. Sistem itu masih di tempat tetapi tidak pernah sangat cepat atau dipercayai, menurut Bradley. Ia juga cenderung untuk jatuh - secara harfiah - kerana pemasangan antena tidak dapat menahan cuaca.

Pozar dan Peterson mendekati cabaran secara metodis, tetapi mereka terpaksa menukar set pertama radio mereka. Sistem semasa, yang digunakan sejak November, adalah yang terbaik, menurut Bradley.

Jantung rangkaian adalah sambungan Wi-Fi yang panjang antara pangkalan mercusuar Farallones dan menara di salah satu titik tertinggi dalam San Francisco, di Twin Peaks. Pautan ini mempunyai dua radio IEEE 802.11n pada setiap hujungnya, salah satunya berfungsi dalam julat kekerapan 5.8GHz dan satu lagi pada jalur 2.4GHz. Radio-radio, dari Ubiquiti, masing-masing berjalan di Power over Ethernet dan menggunakan 8 watt atau kurang elektrik, lebih rendah daripada titik akses perusahaan yang tipikal. Radio 5.8GHz menggunakan teknologi 2x2 MIMO (berbilang dalam, berbilang) untuk peningkatan throughput. Radio 2.4GHz mempunyai penyambung antena tunggal.

Secara teorinya, radio 802.11n dengan 2x2 MIMO dapat menyampaikan keluaran lebih dari 300M bps. Serat yang mengalir di sebelah Lighthouse Peak dapat dengan mudah mengendalikannya, walaupun suis Ethernet menjadi Digunakan dengan radio yang terhad kepada 100Mps.

Walau bagaimanapun, dua masalah menghalang Pozar dan Peterson daripada membuat sambungan jalur lebar yang akan menjadikan pemain dalam talian di tanah besar benar-benar cemburu. Salah satunya adalah pelemahan atmosfera, di mana isyarat perjalanan dari darat ke pulau boleh diputarbelitkan oleh keadaan seperti hujan atau kabus. Lebih 50 kilometer, keadaan tersebut dapat melemahkan isyarat, dan kabut khususnya adalah ciri yang terkenal di pesisir di San Francisco.

Masalah yang berkaitan, yang dipanggil pembiasan, boleh berlaku walaupun di bawah keadaan terbaik. Apabila ia hangat dan cerah di antara San Francisco dan Farallones, udara yang kelihatan jelas dapat diisi dengan air laut yang menguap sehingga naik beberapa ratus kaki, maka tiba-tiba berhenti. Apabila isyarat tanpa wayar menyentuh garisan di antara udara lembap dan kering, penghalang boleh bertindak seperti lensa, membongkarkan isyarat keluar dari laluan yang dimaksudkan dan turun ke dalam air.

Oleh kerana pembiasan, hari-hari jarang apabila Farallones boleh dilihat dari tanah besar seringkali adalah yang paling teruk untuk berkomunikasi dengan pulau-pulau. Rangkaian itu keluar semasa cuaca baik minggu lepas, kata Pozar.

Kedua-dua atenuasi dan pembiasan atmosfera menyebabkan isyarat untuk pudar. Para jurutera menangani masalah ini dengan beberapa langkah, termasuk menggunakan antena yang kuat dan saluran sempit. Radio IEEE 802.11n boleh menggunakan saluran selebar 40Mhz, tetapi Pozar mengehadkan lebar saluran itu kepada 10MHz, mewujudkan isyarat yang lebih fokus.

"Oleh kerana kita akan lebih dari 50 kilometer dari air, saya sangat konservatif, jadi saya sebenarnya mengkritik ini hanya sekitar 12 megabit," kata Pozar. radio dilancarkan ke dasar rumah api dan disambungkan ke penghala yang dibina di sekitar mainboard komunikasi Kejuruteraan Soekris, dan seterusnya ke suis Cisco Catalyst 2950 Ethernet. Pozar dan Peterson boleh menubuhkan rangkaian Wi-Fi lain di antara rumah api dan rumah ahli biologi, tetapi mereka memilih serat sebagai penyelesaian yang lebih cepat, lebih dipercayai.

Titik capaian Wi-Fi 5.8GHz adalah sambungan utama, Wi-Fi 2.4GHz adalah sandaran, dan gear LAN wayarles yang lebih tua seismologi adalah sandaran itu, kata Pozar. Persediaan ini membakar hampir semua digital yang berlaku di Farallones, termasuk laporan hidupan liar, blogging, melayari Web dan VoIP (suara melalui Protokol Internet) pada perkhidmatan VoicePulse. Pozar menganggarkan uptime lebih dari 98 peratus.

"Tidak pernah ada hari ketika Internet telah sepenuhnya turun," kata Bradley.

The Academy of Sciences juga gembira dengan prestasi webcamnya, yang memberikan 30 bingkai sesaat video definisi tinggi berhampiran menggunakan bps 512K dari pautan Wi-Fi. Penyelidik di Akademi, Perkhidmatan Ikan dan Hidupan Liar dan pemerhatian burung bergerak dan zum kamera dari jauh.

"Orang ramai teruja untuk melihat sekilas pulau itu," kata Kathi Koontz, pengurus projek di Akademi. "Tidak ada anggota orang awam yang boleh menjejakkan kaki di pulau itu, jadi ia memberikan pandangan yang unik kepada orang-orang yang mereka tidak dapat sebelum ini." Akademi kini merancang untuk menaik taraf webcam ke definisi yang lebih tinggi (menggunakan 1M bps) dan menggunakannya dalam pameran sementara mengenai Farallones di muziumnya, kata Koontz.

Keseluruhan projek yang dibiayai oleh Akademi Sains, kos kurang daripada US $ 10,000, kata Pozar. Kota San Francisco menyumbangkan ruang menara di Twin Peaks untuk antena daratan dan akses ke rangkaian serat untuk backhaul dari sana. Arkib Internet, di Berkeley, menyumbangkan transit Internet untuk rangkaian.

Walaupun semua sokongan moral dan kewangan, penubuhan dan kerja di rangkaian itu merupakan projek TI yang sangat mencabar, menurut Pozar. Semasa musim bersarang burung, topi keras diperlukan untuk perlindungan terhadap divebombing, dan pakaian pelindung diperlukan untuk menghindari kotoran burung yang tajam, katanya.

"Saya juga melakukan latihan sebagai penyediaan. semacam menyamakannya dengan misi bulan Apollo, "kata Pozar. "Anda perlu memuatkan segala-galanya dan mengambil segala-galanya di luar sana yang anda boleh, dan mengharapkan setiap jenis kontingensi, kerana tidak ada Radio Shack di pulau itu."

Oleh kerana logistik kompleks untuk menaiki bot ke pulau-pulau dan menunggu cuaca yang tepat, boleh mengambil masa beberapa bulan untuk kembali ke Farallones jika ada yang salah, kata Pozar. Sebagai langkah berjaga-jaga, dia menubuhkan radio untuk pulau-pulau dan menguji mereka di bukit di San Francisco sebelum mengangkut mereka untuk dipasang.

Namun, Pozar, yang mengatakan bahawa dia telah bekerja sebagai jurutera radio di California delta Utara, menubuhkan akses Internet di projek perumahan berpendapatan rendah di San Francisco dan memulakan ISP pertama di bandar itu, tidak menyesal.

"The Farallones adalah sejenis hack ultra-keren," kata Pozar.