Le Wi-Fi bloque le vent sur les îles californiennes

L'équipe robuste de biologistes stationnés sur les îles Farallon, un minuscule ensemble d'affleurements dans le Pacifique, juste à l'ouest de San Francisco, souffre de beaucoup d'inconvénients.

Après tout, ils vivent sur des îles constituées la plupart des roches, buvant de l'eau de pluie filtrée et utilisant l'énergie solaire qui diminue pendant les courtes journées d'hiver. Juste pour aller sur l'île et revenir, ils comptent sur une bande de skippers privés qui sont prêts à naviguer sur les 47 kilomètres de l'océan entre la ville et les îles et ensuite ont leurs bateaux levés à terre sur une grue. Les Farallones n'ont pas de dock, car aucun ne survivrait au vent et à la mer agitée, selon Russ Bradley, qui travaille sur les îles pendant environ 18 semaines de l'année en tant que directeur du programme Farallones pour l'Observatoire d'oiseaux de Point Reyes. Selon Bradley, les Farallones se sentent à plus de 28 miles de la civilisation. «Rien que le transport et la logistique pour travailler et vivre ici sont un défi en soi», a-t-il dit.

Mais depuis une année ou deux, les habitants des deux petites maisons restaurées des années 1870 qui composent l'humain Le peuplement des îles a bénéficié d'un accès Internet plus rapide que celui de nombreux habitants de San Francisco, très branchés, qu'ils peuvent voir par temps clair. Les habitants de l'île ont généralement entre 6M bps (bits par seconde) et 12M bps, ce qui est à l'extrémité supérieure pour une connexion par modem câble typique. Ils ont même des fibres directement chez eux, un luxe que de nombreux résidents des États-Unis attendent avec impatience. La différence est que la fibre des Farallones se termine au sommet de Lighthouse Hill - en réalité un pic abrupt et rocheux de près de 370 pieds haut - où il est branché sur un réseau Wi-Fi point à point de 50 km.

Utilisation de points d'accès standard, antenne spéciale, modélisation informatique et quelques essais et erreurs, deux vétérans Internet locaux ont amené le haut débit dans un endroit où les phoques sont plus nombreux que les humains. Fait digne de mention, ils l'ont fait principalement pour les phoques, et pour les autres mammifères marins et les oiseaux qui peuplent les Farallones, une réserve faunique étroitement protégée qui abrite la plus grande colonie d'oiseaux marins des États-Unis continentaux. après le Fish and Wildlife Service des États-Unis, l'Académie des sciences de Californie à San Francisco et l'Observatoire d'oiseaux à but non lucratif Point Reyes dans le comté voisin de Marin ont tous décidé à la même époque que les îles avaient besoin d'une meilleure ligne de vie numérique. Les pionniers de l'Internet Tim Pozar et Matt Peterson se sont associés pour concevoir et construire le système, qui est entré en service en avril 2009. Il y a des gens sur les îles toute l'année, mais jamais plus de huit à la fois. En plus de rester en contact avec le monde pendant six semaines ou plus sur les îles, le réseau contient des données critiques sur l'état de la faune locale et soutient une webcam à temps plein pour la recherche et l'éducation du public.

Les méthodes de communication précédentes sur les Farallones n'auraient pas pu supporter tout cela, du moins pas de manière fiable, selon Bradley, qui travaille sur les îles depuis 1998. A cette époque, la seule ligne vocale était une VHF bidirectionnelle. radio maritime.

"Vous deviez appuyer sur ce bouton pendant que vous parliez, puis le relâcher et avoir un délai de deux secondes avant que l'autre ne puisse parler. ", A déclaré Bradley. Cela exigeait habituellement une explication hâtive du système à la personne à l'autre bout de la ligne. Pire encore, l'utilisation de la radio signifiait monter jusqu'au phare, où il était installé en ligne directe vers une caserne de pompiers sur le continent.

Il y a quatre ans, des sismologues de l'UC Berkeley amélioraient l'accès Internet des Farallones afin qu'ils puissent suivre les mouvements de la faille de San Andreas en comparant les données GPS (Global Positioning System). Les îles sont situées de l'autre côté de la faille de San Francisco.

Les sismologues ont installé des routeurs Wi-Fi grand public sur le phare et sur un bâtiment du côté de la mer de San Francisco. Ce système est toujours en place, mais n'a jamais été très rapide ou fiable, selon Bradley. Ils avaient aussi tendance à s'écraser - littéralement - parce que le montage de l'antenne ne pouvait pas résister aux intempéries.

Pozar et Peterson ont méthodiquement relevé le défi, mais ils ont même dû échanger leur premier poste de radio. Le système actuel, en vigueur depuis novembre, est le meilleur pour l'instant, selon Bradley.

Le cœur du réseau est la longue liaison Wi-Fi entre la base du phare de Farallones et une tour à l'un des points les plus élevés San Francisco, sur Twin Peaks. Le lien a deux radios IEEE 802.11n à chaque extrémité, dont l'une fonctionne dans la gamme de fréquences 5.8GHz et l'autre dans la bande 2.4GHz. Les radios, d'Ubiquiti, fonctionnent chacune sur Power over Ethernet et consomment 8 watts ou moins d'électricité, soit moins que les points d'accès d'entreprise typiques. La radio 5,8 GHz utilise la technologie MIMO 2x2 (multiple in, multiple out) pour un débit accru. La radio 2,4 GHz a un seul connecteur d'antenne

Théoriquement, une radio 802.11n avec 2x2 MIMO peut fournir un débit de plus de 300M bps. La fibre qui coule le long de Lighthouse Peak pourrait facilement gérer cela, même si le commutateur Ethernet Les problèmes avec les radios sont limités à 100Mbps.

Cependant, deux problèmes ont empêché Pozar et Peterson de mettre en place une connexion haut débit qui aurait rendu les joueurs en ligne sur le continent vraiment jaloux. L'un est l'atténuation atmosphérique, dans laquelle un signal voyageant d'une terre à l'autre peut être déformé par des conditions telles que la pluie ou le brouillard. Sur plus de 50 km, ces conditions peuvent affaiblir un signal, et le brouillard en particulier est une caractéristique bien connue de la côte de San Francisco.

Un problème connexe, appelé réfraction, peut survenir même dans les meilleures conditions. Lorsqu'il fait chaud et ensoleillé entre San Francisco et les Farallones, l'air apparemment limpide peut être rempli d'eau d'océan qui s'évapore et monte jusqu'à quelques centaines de pieds, puis s'arrête brusquement. Lorsque le signal sans fil atteint la ligne entre l'air humide et l'air sec, la barrière peut agir comme une lentille, en dépliant le signal hors de sa trajectoire et en descendant dans l'eau.

En raison de la réfraction, les rares jours où les Farallones peuvent être vu du continent sont souvent les pires pour communiquer avec les îles. Le réseau s'est éteint pendant une bonne période de temps la semaine dernière, a déclaré Pozar.

L'atténuation atmosphérique et la réfraction provoquent l'affaiblissement des signaux. Les ingénieurs ont abordé ces problèmes en plusieurs étapes, notamment en utilisant des antennes puissantes et des canaux étroits. Une radio IEEE 802.11n peut utiliser des canaux aussi larges que 40 MHz, mais Pozar limite la largeur du canal à 10 MHz, créant ainsi un signal plus concentré. "Parce que nous dépassons les 50 kilomètres d'eau, je suis extrêmement conservateur, alors j'ai ramené le tout à seulement 12 mégabits", a déclaré Pozar.

les radios sont boulonnées à la base du phare et connectées à un routeur construit autour d'une carte mère de communication Soekris Engineering, puis à un commutateur Ethernet Cisco Catalyst 2950. Pozar et Peterson auraient pu mettre en place un autre réseau Wi-Fi entre le phare et les maisons des biologistes, mais ils ont opté pour la fibre comme une solution plus rapide et plus fiable. Ils installent la fibre monomode directement sur la montagne à côté d'une ligne électrique.

Le point d'accès Wi-Fi à 5,8 GHz est le lien principal, le Wi-Fi à 2,4 GHz est la sauvegarde et l'ancien réseau sans fil des sismologues. le recul à cela, a déclaré Pozar. Cette configuration alimente presque tout ce qui se passe sur les Farallones, y compris les reportages sur la faune, les blogs, la navigation sur Internet et la VoIP (Voice over Internet Protocol) sur le service VoicePulse. Pozar estime le temps de fonctionnement à plus de 98%.

"Il n'y a jamais eu un jour où l'Internet a complètement baissé", a déclaré Bradley.

L'Academy of Sciences est également satisfaite de la performance de sa webcam. images par seconde de vidéo en haute définition utilisant 512K bps de la liaison Wi-Fi. Des chercheurs de l'Académie, du Fish and Wildlife Service et de l'observatoire des oiseaux déplacent et zooment la caméra à distance.

"Les gens ont été ravis d'avoir un aperçu de l'île", a déclaré Kathi Koontz, chef de projet à l'Académie. "Aucun membre du public ne peut physiquement mettre les pieds sur l'île, c'est donc donner aux gens une vision unique qu'ils n'ont pas pu avoir auparavant." L'Académie prévoit maintenant de mettre à jour la webcam en haute définition (consommant 1Mbps) et de l'utiliser dans une exposition temporaire sur les Farallones dans son musée, dit Koontz.

Le projet entier, financé par l'Académie des Sciences, coûtait moins de Pozar a déclaré que La ville de San Francisco a fait don de l'espace de la tour sur Twin Peaks pour les antennes du continent et de l'accès à son réseau de fibre optique pour le retour. L'Internet Archive, à Berkeley, fait don de transit Internet pour le réseau.

Malgré tout le soutien moral et financier, la mise en place et le travail sur le réseau a été un projet informatique particulièrement difficile, selon Pozar. Pendant la saison de nidification des oiseaux, des casques protecteurs sont nécessaires pour se protéger contre les bombes de plongée, et des vêtements protecteurs sont nécessaires pour éviter les excréments piquants des oiseaux, a-t-il dit.

Le projet était aussi un exercice en préparation. En quelque sorte, je l'assimile aux missions lunaires d'Apollo ", a déclaré Pozar. «Vous devez tout emballer et tout emporter là où vous le pouvez, et attendre toutes sortes de contingences, car il n'y a pas de Radio Shack sur l'île."

En raison de la logistique complexe de faire monter un bateau à la Les îles et l'attente du bon temps, il pourrait prendre des mois pour revenir aux Farallones si quelque chose se passait mal, a déclaré Pozar. Par mesure de précaution, il installa les radios pour les îles et les testa sur une colline de San Francisco avant de les installer pour l'installation.

Pourtant, Pozar, qui dit avoir travaillé comme ingénieur de radio dans le delta de la Californie du Nord, a mis en place l'accès à Internet à des projets de logement à faible revenu à San Francisco et a commencé le premier FAI de la ville, n'a pas de regrets.

"Les Farallones étaient un hack si cool", a déclaré Pozar.