Wi-Fi Puts Windblown California Islands on the Web

إن فريق هاردي من علماء الأحياء المتمركزين في جزر فارالون ، وهي مجموعة صغيرة من النتوءات في المحيط الهادئ إلى الغرب من سان فرانسيسكو ، يعاني الكثير من المضايقات.

بعد كل شيء ، إنهم يعيشون في جزر مكونة معظمها من الصخور ، وشرب مياه الأمطار المفلترة واستخدام الطاقة الشمسية التي تتضاءل خلال الأيام القصيرة من فصل الشتاء. لمجرد الخروج إلى الجزيرة والعودة ، يعتمدون على مجموعة من القائمين على القوارب الخاصة الذين يرغبون في الإبحار على امتداد 47 كيلومترًا من المحيط بين المدينة والجزر ومن ثم رفع قواربهم إلى الشاطئ. على رافعة. لا يمتلك فارالونيس رصيفًا ، لأن أيا لن ينجو من الرياح والبحار الهائجة ، وفقًا لروس برادلي ، الذي يعمل في الجزر لمدة 18 أسبوعًا تقريبًا من السنة كمدير برنامج فارالونيس لمرصد بوينت رييس للطيور.

من بعض النواحي ، يشعر Farallones أكثر من 28 ميلا بعيدا عن الحضارة ، وفقا لبرادلي. وقال: "إن مجرد النقل والخدمات اللوجيستية للعمل والعيش هنا هو تحد كامل بحد ذاته.

لكن وقد تمتعت تسوية على الجزر أسرع الوصول إلى الإنترنت من العديد من سكان سان فرانسيسكو السلكية عالية ، والتي يمكن رؤيتها في يوم صاف. يحصل المقيمون بالجزيرة عادةً على 6M بت في الثانية (بت في الثانية) و 12 مليون بت في الثانية ، والتي تكون على الطرف الأعلى لوصلة مودم الكبل النموذجي. لديهم حتى الألياف مباشرة إلى منازلهم ، وفخامة العديد من سكان الولايات المتحدة لا تزال تنتظر بفارغ الصبر.

الفرق هو أن الألياف على فارالونيس تنتهي في الجزء العلوي من منارة هيل - في الواقع ذروة حادة ، صخري ما يقرب من 370 قدما عالٍ - حيث يتم توصيله بشبكة Wi-Fi مخصصة تبلغ 50 كم من نقطة إلى نقطة.

استخدام نقاط الوصول الجاهز ، وهوائي خاص ، ونمذجة الكمبيوتر ، وبعض التجارب والخطأ ، واثنين من المحاربين المحليين على الإنترنت جلبت النطاق العريض إلى مكان حيث يفوق عدد الأختام البشر. بشكل مناسب ، قاموا بذلك في الأغلب من أجل الأختام ، وبالنسبة للثدييات البحرية الأخرى والطيور التي تسكن في جزر فارالونيس ، محمية برية محمية بإحكام والتي تعد موطنا لأكبر مستعمرة للطيور البحرية في الولايات المتحدة القارية. بعد أن أعلنت دائرة الأسماك والحياة البرية في الولايات المتحدة ، أكاديمية كاليفورنيا للعلوم في سان فرانسيسكو ، ومرصد بوينت رييس للطيور غير الربحية في مقاطعة مارين القريبة ، قررت جميعها في نفس الوقت أن تحتاج الجزر إلى شريان حياة رقمي أفضل. تعاون روّاد الإنترنت تيم بوزار ومات بيترسون في تصميم وبناء النظام ، الذي بدأ العمل به في أبريل 2009. وهناك أشخاص في الجزر على مدار العام ، ولكنهم لم يتجاوزوا ثمانية في كل مرة ، بين علماء بيولوجيا الموظفين والمتدربين الداخليين. بالإضافة إلى إبقائها على اتصال مع العالم خلال فترات ستة أسابيع أو أكثر في الجزر ، تحمل الشبكة بيانات مهمة عن حالة الحياة البرية المحلية وتدعم كاميرا ويب تعمل طوال الوقت للبحث وتثقيف الجمهور.

لم تكن أساليب الاتصال السابقة على Farallones تدعم كل ذلك ، على الأقل بشكل غير موثوق ، وفقا لبرادلي ، الذي كان يعمل فترات في الجزر منذ عام 1998. في ذلك الوقت ، كان الخط الصوتي الوحيد هو VHF ثنائي الاتجاه الإذاعة البحرية. يمكن أن تصل إلى الهواتف التقليدية في البر الرئيسي ، ولكن المحادثات كانت محرجة ، قال.

"اضطررت إلى الضغط على هذا الزر أثناء التحدث ، ثم حرره وأحصل على تأخير لمدة ثانيتين قبل أن يتحدث الشخص الآخر "برادلي قال. هذا يتطلب عادة شرحًا سريعًا للنظام إلى الشخص على الطرف الآخر من الخط. والأسوأ من ذلك ، أن استخدام الراديو كان يعني المشي إلى المنارة ، حيث تم إعداده بخط مباشر إلى محطة إطفاء في البر الرئيسي.

قبل حوالي أربع سنوات ، قام علماء الزلازل من جامعة كاليفورنيا بيركلي بترقية وصول الإنترنت إلى Farallones. حتى يتمكنوا من تتبع تحركات صدع سان أندرياس بمقارنة بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). تجلس الجزر على الجانب الآخر من الخطأ من سان فرانسيسكو.

أقام علماء الزلازل أجهزة توجيه Wi-Fi للمستهلكين على المنارة وفي مبنى على الجانب المواجه للبحر في سان فرانسيسكو. ولا يزال هذا النظام قائماً ولكنه لم يكن سريعًا أو موثوقًا به ، وفقًا لبرادلي. كما أنها تميل إلى التعطل - حرفيا - لأن تركيب الهوائي لا يمكن أن يصمد أمام الطقس.

اقترب Pozar and Peterson من التحدي بطريقة منهجية ، ولكن حتى اضطروا إلى تبديل أول مجموعة من أجهزة الراديو. النظام الحالي ، المستخدم منذ نوفمبر ، هو الأفضل حتى الآن ، وفقا لبرادلي.

قلب الشبكة هو وصلة Wi-Fi الطويلة بين قاعدة منارة Farallones وبرج في واحدة من أعلى النقاط في سان فرانسيسكو ، على القمم التوأم. يحتوي الرابط على جهازي لاسلكي IEEE 802.11n على كل طرف ، يعمل أحدهما في نطاق تردد 5.8GHz والآخر في النطاق 2.4GHz. تعمل أجهزة الراديو ، من Ubiquiti ، على كل من الطاقة عبر الإيثرنت وتستهلك 8 واط أو أقل من الكهرباء ، أقل من نقاط وصول المؤسسة النموذجية. يستخدم الراديو 5.8GHz تقنية MIMO 2x2 (متعددة في ، متعددة) لزيادة الإنتاجية. يحتوي الراديو 2.4 جيجاهرتز على موصل هوائي واحد.

من الناحية النظرية ، يمكن لراديو 802.11n المزود بـ 2 × 2 MIMO أن يحقق معدل نقل يزيد عن 300 ميجا بت في الثانية ، ويمكن للألياف التي تعمل على جانب Lighthouse Peak أن تتعامل بسهولة مع ذلك ، على الرغم من أن مفتاح Ethernet تستخدم أجهزة الراديو مع نقاط الاتصال 100M.

ومع ذلك ، منعت مشكلتان Pozar و Peterson من إنشاء اتصال واسع النطاق من شأنه أن يجعل اللاعبين على الإنترنت في البر الرئيسي غيور حقا. أحدهما هو التوهين في الغلاف الجوي ، حيث يمكن تشويه إشارة متنقلة من الأرض إلى الجزيرة بواسطة ظروف مثل المطر أو الضباب. على مدى أكثر من 50 كم ، يمكن لهذه الشروط أن تضعف الإشارة ، والضباب على وجه الخصوص هو سمة معروفة على الساحل قبالة سان فرانسيسكو.

يمكن أن تحدث مشكلة ذات صلة ، تسمى الانكسار ، حتى في أفضل الظروف. عندما يكون الجو دافئاً ومشمساً بين سان فرانسيسكو وفارالونيس ، يمكن أن يمتلئ الهواء الواضح على ما يبدو بمياه المحيطات التي تبخر إلى بضع مئات من الأقدام ، ثم يتوقف فجأة. عندما تصطدم الإشارة اللاسلكية بالخط الفاصل بين الهواء الرطب والجاف ، يمكن للحاجز أن يعمل كعدسة ، ثني الإشارة خارج مسارها المقصود وإلى الأسفل في الماء.

بسبب الانكسار ، الأيام النادرة التي يمكن فيها لفاروناتز ينظر إليها من البر الرئيسى في كثير من الأحيان هي الأسوأ للتواصل مع الجزر. وقال بوزار إن الشبكة خرجت خلال فترة من الطقس الجيد الأسبوع الماضي.

يتسبب كل من التوهين والانكسار في الغلاف الجوي في إشارات تتلاشى. وقد عالج المهندسون هذه المشاكل بعدة خطوات ، بما في ذلك استخدام هوائيات قوية وقنوات ضيقة. يمكن لراديو IEEE 802.11n استخدام قنوات بعرض 40 ميجا هرتز ، لكن Pozar يحد من عرض القناة إلى 10 ميجا هرتز ، مما ينشئ إشارة أكثر تركيزًا. هذه السرعة التضحية للمسافة.

"لأننا نذهب لأكثر من 50 كيلومترًا من الماء ، فأنا أكون محافظة للغاية. لذا فقد قمت بتقليب هذا إلى حوالي 12 ميغابت فقط" ، قال بوزار.

يتم تثبيت أجهزة الراديو إلى قاعدة المنارة وترتبط بجهاز توجيه مبني حول اللوحة الرئيسية لاتصالات هندسة Soekris ، وبدورها إلى محول إيثرنت Cisco Catalyst 2950. كان بإمكان Pozar و Peterson إنشاء شبكة Wi-Fi أخرى بين المنارة وبيوت البيولوجيين ، لكنهم اختاروا الألياف كحل أسرع وأكثر موثوقية. يضعون الألياف أحادية الوضع على طول الجبل بجانب خط كهربائي.

إن نقطة وصول Wi-Fi بسرعة 5.8 جيجا هرتز هي الوصلة الرئيسية ، واي فاي 2.4 جيجاهرتز هي النسخة الاحتياطية ، والعتاد LAN اللاسلكي القديم لعلماء الزلازل الاحتياط لذلك ، قال بوزار. يغذي هذا الإعداد كل شيء رقمي تقريبًا يحدث على Farallones ، بما في ذلك تقارير الحياة البرية ، والتدوين ، وتصفح الويب و VoIP (الصوت عبر بروتوكول الإنترنت) على خدمة VoicePulse. ويقدر بوزار الجهوزية بأكثر من 98 في المائة.

"لم يكن هناك يوم على الإطلاق عندما كانت شبكة الإنترنت متدنية بالكامل" ، قال برادلي.

كانت أكاديمية العلوم سعيدة أيضا بأداء كاميرا الويب الخاصة بها ، والتي توفر 30 الإطارات في الثانية من الفيديو شبه العالي باستخدام 512 كيلوبت في الثانية من وصلة Wi-Fi. الباحثون في الأكاديمية ، خدمة الأسماك والحياة البرية ومرصد الطيور يتحركان ويزيدان الكاميرا عن بعد.

وقالت كاثي كونتز ، مديرة المشروع في الأكاديمية: "كان الناس متحمسين للحصول على لمحة عن الجزيرة". "لا يمكن لأي فرد من الجمهور وضع قدمه جسديًا على الجزيرة ، لذلك فهو يمنح الأشخاص عرضًا فريدًا لم يتمكنوا من الحصول عليه في السابق." وتخطط الأكاديمية الآن لترقية كاميرا الويب إلى تعريف أعلى (تستهلك 1 ميجا بت في الثانية) واستخدامها في معرض مؤقت عن فارالونيس في متحفها ، حسبما قال كونتز.

كلفة المشروع ، الذي تموله أكاديمية العلوم ، أقل من وقال Pozar 10،000 دولار أمريكي. تبرعت مدينة سان فرانسيسكو ببرج للقمر في القريتين التوأم للهوائيات بالبر الرئيسى والوصول إلى شبكة الألياف الخاصة بها للوصلات من هناك. يتبرع أرشيف الإنترنت ، في بيركلي ، بالعبور عبر الإنترنت من أجل الشبكة.

على الرغم من كل الدعم المعنوي والمالي ، فإن إنشاء الشبكة وتشغيلها كان مشروعًا خاصًا بتكنولوجيا المعلومات ، وفقًا لبوزار. أثناء موسم التعشيش للطيور ، هناك حاجة إلى قبعات صلبة للحماية من القنادس ، وهناك حاجة لملابس واقية لإبعاد فضلات الطيور النفاذة ، كما قال.

كان المشروع أيضًا تمرينًا في الإعداد.

"I نوع من يشبه ذلك إلى بعثات أبولو القمر ، "Pozar قال. "يجب أن يكون لديك كل شيء معبأ وأن تأخذ كل شيء يمكنك فعله ، وتتوقع كل نوع من حالات الطوارئ ، لأنه لا يوجد راديو شاك في الجزيرة."

بسبب الخدمات اللوجستية المعقدة للحصول على ركوب قارب إلى وقال بوزار ان الجزر قد تكون في انتظار الطقس المناسب وقد يستغرق الامر شهورا للعودة الى جزر فارالونيس اذا حدث خطأ ما. كإجراء وقائي ، قام بإعداد أجهزة الراديو الخاصة بالجزر واختبرها على تلة في سان فرانسيسكو قبل نقلها للتثبيت.

ومع ذلك ، بوزار ، الذي يقول إنه عمل مهندسًا للبث الإذاعي في دلتا شمال كاليفورنيا. وقال Pozar: "لقد كان الفالونز مجرد مثل هذا الإختراق الفائق". [

]