Wi-Fi bringt windgeblasene kalifornische Inseln ins Web

Das fleißige Team von Biologen, die auf den Farallon-Inseln stationiert sind, eine winzige Gruppe von Ausläufern im Pazifik westlich von San Francisco, leidet unter vielen Unannehmlichkeiten.

Schließlich leben sie auf Inseln meist aus Gestein, das gefiltertes Regenwasser trinkt und Sonnenenergie nutzt, die in den kurzen Wintertagen abnimmt. Um auf die Insel und zurück zu gelangen, verlassen sie sich auf eine Gruppe privater Bootsführer, die bereit sind, den 47 Kilometer langen Ozean zwischen der Stadt und den Inseln zu segeln und dann ihre Boote an Land zu bringen auf einem Kran. Die Farallones haben kein Dock, weil niemand den Wind und die raue See überleben würde, so Russ Bradley, der etwa 18 Wochen im Jahr als Farallones Programmmanager für das Point Reyes Bird Observatory auf den Inseln arbeitet.

In gewisser Weise Die Farallones fühlen sich laut Bradley mehr als 45 Kilometer von der Zivilisation entfernt. "Nur der Transport und die Logistik, hier zu arbeiten und zu leben, sind eine Herausforderung für sich", sagte er.

Aber seit ungefähr einem Jahr sind die Bewohner der beiden kleinen restaurierten Häuser aus den 1870er Jahren die Menschen Die Besiedlung auf den Inseln hat einen schnelleren Internetzugang als viele Einwohner von San Francisco, die sie an einem klaren Tag sehen können. Die Bewohner der Insel erreichen normalerweise zwischen 6 Mbps (Bits pro Sekunde) und 12 M bps, was für eine typische Kabelmodemverbindung am oberen Ende ist. Sie haben sogar Fasern direkt zu ihren Häusern, ein Luxus, auf den viele US-Bewohner immer noch ängstlich warten.

Der Unterschied ist, dass die Faser auf den Farallones an der Spitze des Lighthouse Hill endet - eigentlich ein steiler, felsiger Gipfel von fast 370 Fuß hoch - wo es in ein dediziertes, 50 km langes Punkt-zu-Punkt-Wi-Fi-Netzwerk eingesteckt wird.

Verwendung von Standard-Zugangspunkten, einer speziellen Antenne, Computermodellierung und einigen Versuchen, zwei lokale Internet-Veteranen haben Breitband an einen Ort gebracht, wo die Anzahl der Robben die Anzahl der Menschen übersteigt. Passenderweise taten sie das vor allem für die Robben und für die anderen Meeressäugetiere und Vögel, die in den Farallones leben, einem streng geschützten Wildtierreservat, das die größte Seevogelkolonie der kontinentalen USA beheimatet Etwa nach dem US-amerikanischen Fish and Wildlife Service, der California Academy of Sciences in San Francisco und dem gemeinnützigen Point Reyes Bird Observatory im nahegelegenen Marin County entschied sich etwa zur selben Zeit, dass die Inseln eine bessere digitale Lebensader benötigten. Die Internetpioniere Tim Pozar und Matt Peterson haben sich zusammengetan, um das System zu entwickeln und zu bauen, das im April 2009 in Betrieb ging. Es gibt das ganze Jahr über Menschen auf den Inseln, aber nie mehr als acht auf einmal zwischen Biologen und Praktikanten. Zusätzlich zu der Tatsache, dass sie während sechs oder mehr Wochen auf den Inseln mit der Welt in Kontakt bleiben, trägt das Netzwerk wichtige Daten über den Zustand der lokalen Tierwelt und unterstützt eine Vollzeit-Webcam für Forschung und Aufklärung der Öffentlichkeit.

The Bisherige Kommunikationsmethoden auf den Farallones hätten laut Bradley, der seit 1998 auf den Inseln arbeitet, das alles nicht unterstützt, zumindest nicht zuverlässig. Zu dieser Zeit war die einzige Sprechverbindung ein Zweiwege-VHF Seefunk. Es könnte konventionelle Telefone auf dem Festland erreichen, aber die Gespräche waren peinlich, sagte er.

"Sie mussten diesen Knopf drücken, während Sie sprachen, und dann lassen Sie ihn los und haben eine Verzögerung von zwei Sekunden, bevor die andere Person sprechen konnte ", Sagte Bradley. Dies erforderte normalerweise eine schnelle Erklärung des Systems für die Person am anderen Ende der Leitung. Schlimmer noch, wenn man das Funkgerät benutzte, musste man zum Leuchtturm hochgehen, wo es mit einer direkten Sichtverbindung zu einer Feuerwache auf dem Festland errichtet wurde.

Vor etwa vier Jahren rüsteten Seismologen der UC Berkeley den Internetzugang der Farallones auf So konnten sie die Bewegungen der San-Andreas-Störung verfolgen, indem sie GPS-Daten (Global Positioning System) verglichen. Die Inseln sitzen auf der gegenüberliegenden Seite von San Francisco.

Die Seismologen errichteten auf dem Leuchtturm und auf einem Gebäude auf der seewärtigen Seite von San Francisco Verbraucher-WLAN-Router. Dieses System ist immer noch vorhanden, aber laut Bradley war es nie sehr schnell oder zuverlässig. Es stürzte auch - buchstäblich - ab, weil die Antennenhalterung dem Wetter nicht standhalten konnte.

Pozar und Peterson gingen methodisch an die Herausforderung heran, aber selbst sie mussten ihre ersten Funkgeräte austauschen. Das aktuelle System, das seit November im Einsatz ist, ist laut Bradley das beste.

Das Herz des Netzwerks ist die lange WLAN-Verbindung zwischen der Basis des Leuchtturms Farallones und einem Turm an einem der höchsten Punkte von San Francisco, auf Twin Peaks. Die Verbindung hat zwei IEEE 802.11n-Funkgeräte an jedem Ende, von denen eines im Frequenzbereich von 5,8 GHz und das andere im 2,4-GHz-Band arbeitet. Die Funkgeräte von Ubiquiti laufen jeweils mit Power over Ethernet und verbrauchen 8 Watt oder weniger Strom, weniger als typische Enterprise Access Points. Das 5,8-GHz-Radio verwendet 2x2-MIMO-Technologie (Multiple In, Multiple Out) für erhöhten Durchsatz. Das 2,4-GHz-Radio hat einen einzigen Antennenanschluss.

Theoretisch kann ein 802.11n-Radio mit 2x2-MIMO einen Durchsatz von mehr als 300MB / s liefern. Die Faser entlang der Seite von Lighthouse Peak könnte dies problemlos bewältigen, obwohl der Ethernet-Switch dies ist Die Verwendung mit den Radios ist auf 100MBps begrenzt.

Zwei Probleme verhinderten jedoch, dass Pozar und Peterson eine Breitbandverbindung einrichteten, die die Online-Spieler auf dem Festland wirklich eifersüchtig gemacht hätte. Eine ist die atmosphärische Dämpfung, bei der ein Signal, das von Land zu Insel läuft, durch Bedingungen wie Regen oder Nebel verzerrt werden kann. Über 50 km können diese Bedingungen ein Signal schwächen, und insbesondere Nebel ist ein bekanntes Merkmal der Küste vor San Francisco.

Ein verwandtes Problem, Refraktion genannt, kann sogar unter den besten Bedingungen auftreten. Wenn es zwischen San Francisco und den Farallones warm und sonnig ist, kann die scheinbar klare Luft mit verdunstendem Ozeanwasser gefüllt sein, das auf ein paar hundert Fuß steigt und dann plötzlich aufhört. Wenn das Funksignal auf die Grenze zwischen feuchter und trockener Luft trifft, kann die Barriere wie eine Linse wirken und das Signal aus dem vorgesehenen Pfad in das Wasser ablenken.

Wegen der Refraktion sind die seltenen Tage, an denen die Farallones sein können vom Festland aus gesehen sind oft die schlechtesten für die Kommunikation mit den Inseln. Das Netzwerk sei gerade letzte Woche bei schönem Wetter ausgegangen, sagte Pozar.

Sowohl die atmosphärische Dämpfung als auch die Refraktion lassen Signale verblassen. Die Ingenieure haben diese Probleme mit mehreren Schritten bewältigt, einschließlich leistungsfähiger Antennen und enger Kanäle. Ein IEEE 802.11n-Funkgerät kann Kanäle verwenden, die so breit wie 40 MHz sind, aber Pozar begrenzt die Kanalbreite auf 10 MHz, wodurch ein fokussierteres Signal erzeugt wird. Diese geopferte Geschwindigkeit für die Entfernung.

"Weil wir über 50 Kilometer Wasser gehen, bin ich extrem konservativ. Also habe ich das tatsächlich auf nur etwa 12 Megabit zurückgebracht", sagte Pozar Funkgeräte sind mit der Basis des Leuchtturms verschraubt und an einen Router angeschlossen, der um ein Soekris Engineering-Kommunikations-Mainboard und wiederum an einen Cisco Catalyst 2950-Ethernet-Switch aufgebaut ist. Pozar und Peterson hätten ein anderes Wi-Fi-Netzwerk zwischen dem Leuchtturm und den Biologen einrichten können, aber sie entschieden sich für Glasfaser als schnellere, zuverlässigere Lösung. Sie legen die Single-Mode-Faser entlang des Berges neben einer Powerline.

Der 5,8 GHz Wi-Fi Access Point ist die primäre Verbindung, die 2,4 GHz Wi-Fi ist die Sicherung, und die ältere WLAN-Ausrüstung der Seismologen ist der Rückfall dazu, sagte Pozar. Diese Einrichtung heizt fast alles Digitale ein, das auf den Farallones passiert, einschließlich Wildtierberichte, Bloggen, Websurfen und VoIP (Voice over Internet Protocol) auf dem VoicePulse-Dienst. Pozar schätzt die Betriebszeit auf mehr als 98 Prozent.

"Es gab nie einen Tag, an dem das Internet komplett ausgefallen ist", sagte Bradley.

Die Akademie der Wissenschaften war auch mit der Leistung ihrer Webcam zufrieden, die 30 liefert Bilder pro Sekunde von Fast-High-Definition-Video mit 512 K bps der Wi-Fi-Verbindung. Forscher der Akademie, des Fish and Wildlife Service und des Vogelobservatoriums bewegen und zoomen die Kamera aus der Ferne.

"Die Leute haben sich gefreut, einen Blick auf die Insel zu erhaschen", sagt Kathi Koontz, Projektmanagerin an der Akademie. "Kein Mitglied der Öffentlichkeit kann einen Fuß auf die Insel setzen, also gibt es den Menschen eine einzigartige Sichtweise, die sie vorher nicht bekommen konnten." Die Akademie plant nun, die Webcam auf eine höhere Auflösung aufzurüsten (1M bps zu verbrauchen) und sie in einer temporären Ausstellung über die Farallones in ihrem Museum zu verwenden, sagte Koontz.

Das gesamte von der Akademie der Wissenschaften finanzierte Projekt kostete weniger als 10.000 US-Dollar, sagte Pozar. Die Stadt San Francisco spendete Turmfläche auf Twin Peaks für die Antennen des Festlandes und Zugang zu seinem Glasfasernetz für Backhaul von dort. Das Internet-Archiv in Berkeley spendet den Internet-Transit für das Netzwerk.

Trotz aller moralischen und finanziellen Unterstützung war das Einrichten und Arbeiten am Netzwerk laut Pozar ein besonders herausforderndes IT-Projekt. Während der Nistzeit der Vögel sind Schutzhelme erforderlich, um gegen das Tauchen zu schützen, und Schutzkleidung wird benötigt, um den stechenden Kot der Vögel fernzuhalten, sagte er.

Das Projekt war auch eine Übung in Vorbereitung.

"I Ich vergleiche es mit den Apollo-Mondmissionen ", sagte Pozar. "Sie müssen alles eingepackt haben und alles da draußen machen, was Sie können, und jede Art von Eventualitäten erwarten, weil es auf der Insel keine Radio Shack gibt."

Wegen der komplexen Logistik, eine Bootsfahrt zur Englisch: www.mjfriendship.de/en/index.php?op…27&Itemid=47 Es würde Monate dauern, bis die Farallones wieder auf die Inseln kamen und auf das richtige Wetter warteten, wenn etwas schief ging, sagte Pozar. Als Vorsichtsmaßnahme stellte er die Funkgeräte für die Inseln auf und testete sie auf einem Hügel in San Francisco, bevor er sie zur Installation herausholte.

Immer noch, Pozar, der sagt, dass er als Radio-Rundfunkingenieur im nordkalifornischen Delta gearbeitet hat "Ich habe in San Francisco den Internetzugang für einkommensschwache Wohnprojekte eingerichtet und den ersten ISP der Stadt ins Leben gerufen."

"Die Farallones waren einfach so ein ultrakleiner Hack", sagte Pozar