Wi-Fi Menempatkan Windblown California Islands di Web

Tim ahli biologi yang kuat yang ditempatkan di Kepulauan Farallon, kumpulan yang sangat kecil di Pasifik tepat di sebelah barat San Francisco, menderita banyak ketidaknyamanan.

Setelah semua, mereka tinggal di pulau-pulau yang dibuat sebagian besar dari batu, minum air hujan yang disaring dan menggunakan tenaga surya yang berkurang selama hari-hari pendek musim dingin. Hanya untuk keluar ke pulau dan kembali, mereka bergantung pada sekelompok nakhoda kapal pribadi yang bersedia untuk berlayar di hamparan samudra selebar 47 kilometer antara kota dan pulau-pulau dan kemudian perahu mereka terangkat ke pantai. di atas bangau. The Farallones tidak memiliki dermaga, karena tidak ada yang selamat dari angin dan laut yang keras, menurut Russ Bradley, yang bekerja di pulau-pulau selama sekitar 18 minggu tahun ini sebagai manajer program Farallones untuk Point Reyes Bird Observatory.

Dalam beberapa hal, Farallones merasa lebih dari 28 mil jauhnya dari peradaban, menurut Bradley. "Hanya transportasi dan logistik bekerja dan tinggal di sini adalah tantangan tersendiri," katanya.

Tapi selama setahun terakhir ini, penduduk dari dua rumah kecil yang dipugar tahun 1870-an yang membentuk manusia pemukiman di pulau-pulau telah menikmati akses Internet lebih cepat daripada banyak penduduk San Francisco yang sangat berkabel, yang dapat mereka lihat pada hari yang cerah. Penghuni pulau biasanya mendapatkan antara 6M bps (bit per detik) dan 12M bps, yang ada di ujung atas untuk koneksi modem kabel yang khas. Mereka bahkan memiliki serat langsung ke rumah mereka, kemewahan yang banyak penduduk AS masih cemas menunggu.

Perbedaannya adalah bahwa serat pada Farallones berakhir di puncak Lighthouse Hill - sebenarnya puncak curam, berbatu hampir 370 kaki tinggi - tempat terhubung ke jaringan Wi-Fi point-to-point 50km yang berdedikasi.

Menggunakan titik akses di luar rak, antena khusus, pemodelan komputer, dan beberapa trial and error, dua veteran Internet lokal telah membawa broadband ke tempat di mana segel melebihi jumlah manusia. Tepat, mereka melakukannya sebagian besar demi segel, dan untuk mamalia laut dan burung lain yang menghuni Farallones, perlindungan satwa liar yang dilindungi dengan ketat yang merupakan rumah bagi koloni burung laut terbesar di benua AS

Jaringan Farallones datang tentang setelah Layanan Ikan dan Satwa Liar AS, Akademi Ilmu Pengetahuan California di San Francisco, dan Observatorium Burung Rey Reyes di dekat Marin County semua memutuskan sekitar waktu yang sama bahwa pulau-pulau membutuhkan garis hidup digital yang lebih baik. Perintis Internet Tim Pozar dan Matt Peterson bekerja sama untuk merancang dan membangun sistem, yang mulai berlaku pada bulan April 2009. Ada orang-orang di kepulauan itu sepanjang tahun, tetapi tidak pernah lebih dari delapan kali, antara staf ahli biologi dan pekerja magang. Selain menjaga mereka tetap berhubungan dengan dunia selama menjalankan tugas enam minggu atau lebih di pulau-pulau, jaringan tersebut membawa data penting tentang keadaan satwa liar setempat dan mendukung webcam penuh waktu untuk penelitian dan mendidik masyarakat.

metode komunikasi sebelumnya pada Farallones tidak dapat mendukung semua itu, setidaknya tidak dapat dipercaya, menurut Bradley, yang telah bekerja di pulau-pulau sejak tahun 1998. Pada saat itu, satu-satunya saluran suara adalah VHF dua arah. radio laut. Itu bisa mencapai telepon konvensional di daratan, tetapi percakapan itu aneh, katanya.

"Anda harus menekan tombol ini ketika Anda sedang berbicara, dan kemudian lepaskan dan memiliki penundaan dua detik sebelum orang lain dapat berbicara, "Kata Bradley. Ini biasanya membutuhkan penjelasan yang terburu-buru tentang sistem kepada orang di ujung telepon. Lebih buruk lagi, menggunakan radio berarti mendaki ke mercusuar, di mana ia didirikan dengan garis penglihatan langsung ke stasiun pemadam kebakaran di daratan.

Sekitar empat tahun yang lalu, seismolog dari UC Berkeley meningkatkan akses Internet Farallones sehingga mereka dapat melacak pergerakan Patahan San Andreas dengan membandingkan data GPS (Global Positioning System). Pulau-pulau duduk di sisi yang berlawanan dari kesalahan dari San Francisco.

Para seismolog mengatur router Wi-Fi konsumen di mercusuar dan di gedung di sisi ke arah laut San Francisco. Sistem itu masih di tempat tetapi tidak pernah sangat cepat atau dapat diandalkan, menurut Bradley. Ini juga cenderung crash - secara harfiah - karena pemasangan antena tidak dapat bertahan terhadap cuaca.

Pozar dan Peterson mendekati tantangan secara metodis, tetapi bahkan mereka harus menukar set radio pertama mereka. Sistem saat ini, yang digunakan sejak November, adalah yang terbaik, menurut Bradley.

Inti dari jaringan adalah sambungan Wi-Fi panjang antara dasar mercusuar Farallones dan menara di salah satu titik tertinggi di San Francisco, di Twin Peaks. Tautan ini memiliki dua radio IEEE 802.11n di setiap ujungnya, salah satunya berfungsi dalam rentang frekuensi 5.8GHz dan yang lainnya dalam pita 2.4GHz. Radio-radio, dari Ubiquiti, masing-masing berjalan di Power over Ethernet dan mengkonsumsi listrik 8 watt atau kurang, lebih rendah dari titik akses umum perusahaan. Radio 5.8GHz menggunakan teknologi 2x2 MIMO (multiple in, multiple out) untuk peningkatan throughput. Radio 2.4GHz memiliki konektor antena tunggal.

Secara teoritis, radio 802.11n dengan 2x2 MIMO dapat menghasilkan lebih dari 300M bps. Serat yang mengalir di sisi Lighthouse Peak dapat dengan mudah menangani itu, meskipun switch Ethernet menjadi digunakan dengan radio dibatasi hingga 100M bps.

Namun, dua masalah mencegah Pozar dan Peterson mengatur koneksi broadband yang akan membuat gamer online di daratan benar-benar cemburu. Salah satunya adalah atenuasi atmosfer, di mana sinyal perjalanan dari darat ke pulau dapat terdistorsi oleh kondisi seperti hujan atau kabut. Lebih dari 50km, kondisi-kondisi itu dapat melemahkan sinyal, dan kabut khususnya adalah fitur terkenal di lepas pantai San Francisco.

Masalah terkait, yang disebut pembiasan, dapat terjadi bahkan di bawah kondisi terbaik. Ketika hangat dan cerah antara San Francisco dan Farallones, udara yang tampak jernih mungkin dipenuhi dengan air laut yang menguap hingga beberapa ratus kaki, lalu tiba-tiba berhenti. Ketika sinyal nirkabel menyentuh garis antara lembab dan udara kering, penghalang dapat bertindak seperti lensa, membengkokkan sinyal keluar dari jalur yang dimaksudkan dan turun ke air.

Karena pembiasan, hari-hari langka ketika Farallone dapat menjadi dilihat dari daratan sering adalah yang terburuk untuk berkomunikasi dengan pulau-pulau. Jaringan itu padam selama hamparan cuaca yang baik minggu lalu, kata Pozar.

Baik atenuasi atmosfer dan pembiasan menyebabkan sinyal memudar. Para insinyur menangani masalah ini dengan beberapa langkah, termasuk menggunakan antena yang kuat dan saluran yang sempit. Radio IEEE 802.11n dapat menggunakan saluran selebar 40Mhz, tetapi Pozar membatasi lebar saluran menjadi 10MHz, menciptakan sinyal yang lebih terfokus. Ini mengorbankan kecepatan untuk jarak.

"Karena kita menempuh lebih dari 50 kilometer air, saya menjadi sangat konservatif. Jadi saya benar-benar memutar kembali ini menjadi hanya sekitar 12 megabit," kata Pozar.

radio dilesat ke dasar mercu suar dan terhubung ke router yang dibangun di sekitar papan komunikasi Soekris Engineering, dan pada gilirannya menjadi switch Cisco Catalyst 2950 Ethernet. Pozar dan Peterson dapat mengatur jaringan Wi-Fi lain antara mercusuar dan rumah para ahli biologi, tetapi mereka memilih serat sebagai solusi yang lebih cepat dan lebih andal. Mereka meletakkan serat single-mode tepat di bawah gunung bersama powerline.

Titik akses Wi-Fi 5.8GHz adalah tautan utama, Wi-Fi 2.4GHz adalah cadangan, dan peralatan LAN nirkabel LAN lama yang seismik adalah fallback untuk itu, kata Pozar. Pengaturan ini mendorong hampir semua digital yang terjadi pada Farallone, termasuk laporan satwa liar, blogging, surfing Web dan VoIP (Voice over Internet Protocol) pada layanan VoicePulse. Pozar memperkirakan waktu operasi lebih dari 98 persen.

"Tidak pernah ada hari ketika internet telah sepenuhnya mati," kata Bradley.

Akademi Ilmu Pengetahuan juga senang dengan kinerja webcam-nya, yang memberikan 30 bingkai per detik video mendekati-definisi tinggi menggunakan 512K bps dari tautan Wi-Fi. Peneliti di Akademi, Fish and Wildlife Service dan observatorium burung bergerak dan memperbesar kamera dari jarak jauh.

"Orang-orang senang melihat pulau itu," kata Kathi Koontz, seorang manajer proyek di Akademi. "Tidak ada anggota masyarakat yang dapat secara fisik menginjakkan kaki di pulau itu, jadi memberi orang pandangan unik yang belum bisa mereka dapatkan sebelumnya." Akademi sekarang berencana untuk meningkatkan webcam ke definisi yang lebih tinggi (mengkonsumsi 1M bps) dan menggunakannya dalam pameran sementara tentang Farallones di museumnya, kata Koontz.

Seluruh proyek, didanai oleh Academy of Sciences, biaya kurang dari US $ 10.000, kata Pozar. Kota San Francisco menyumbangkan ruang menara di Twin Peaks untuk antena daratan dan akses ke jaringan serat untuk backhaul dari sana. Internet Archive, di Berkeley, menyumbangkan transit Internet untuk jaringan.

Terlepas dari semua dukungan moral dan keuangan, pengaturan dan pengerjaan jaringan telah menjadi proyek TI yang sangat menantang, menurut Pozar. Selama musim bersarang burung, topi keras diperlukan untuk perlindungan terhadap pembebanan, dan pakaian pelindung diperlukan untuk menjauhkan kotoran tajam burung, katanya.

Proyek ini juga latihan dalam persiapan.

"Saya semacam menyamakannya dengan misi bulan Apollo, "kata Pozar. "Anda harus memiliki segalanya dikemas dan mengambil semua yang ada di sana yang dapat Anda lakukan, dan mengharapkan setiap jenis kemungkinan, karena tidak ada Radio Shack di pulau."

Karena logistik yang rumit untuk mendapatkan tumpangan perahu ke pulau-pulau dan menunggu cuaca yang tepat, bisa memakan waktu berbulan-bulan untuk kembali ke Farallones jika ada yang salah, kata Pozar. Sebagai tindakan pencegahan, ia mengatur radio untuk pulau-pulau dan mengujinya di sebuah bukit di San Francisco sebelum mengangkut mereka untuk dipasang.

Namun, Pozar, yang mengatakan ia telah bekerja sebagai teknisi siaran radio di delta California Utara., mengatur akses Internet di proyek perumahan berpenghasilan rendah di San Francisco dan memulai ISP pertama di kota itu, tidak menyesal. <<

"Farallones hanyalah peretasan yang sangat keren," kata Pozar.