Де складніше провести Wi-Fi: на Місяці, на Північному полюсі або під водою

  • 27 ноября, 16:24
  • 4823
  • 0

Wi-Fi-мережу є сенс будувати там, де потрібно передавати великі обсяги трафіку, де є достатньо користувачів або близько розташовані пристрої інтернету речей.

Все це вірно для місць, де компактно проживає багато людей. На Місяці, Північному полюсі або підводній науковій станції всього або багато чого з цього немає. Але ми все одно вирішили пофантазувати і провести там мережу.

Підводна лабораторія в Тихому океані - кабель вже є, потрібно лише врахувати особливості приміщень

Складність : 1/5

Особливих проблем з організацією Wi-Fi-мережі на підводній станції немає. Підводна лабораторія, звичайно, вже має зв'язок з поверхнею (ймовірно, через оптичний кабель), і забезпечена електроенергією. Тому, якщо мова йде про створення мережі всередині станції, проблем з інфраструктурою не буде.

Зробити з учених монтажників

Головне питання: як доставити це обладнання під воду, і хто його встановить?

Серед працюючих під водою вчених немає «безруких» людей, всі вони працюють зі складним обладнанням. Нам залишиться лише добре спланувати мережу і написати чіткі покрокові інструкції. Модулі мережі можна зібрати на суші, залишиться їх доставити і встановити.

Обмеження підводних приміщень

Швидше за все, в лабораторії товсті металеві стіни, складне планування з великою кількістю устаткування і невеликими вільними площами, - забезпечити добрий зв'язок непросто. Якщо підводна станція населена вченими, потрібно готуватися до того, що мережу використовуватимуть інтенсивно. При цьому безперервний зв'язок потрібно забезпечити з максимальною економією електроенергії, малим тепловиділенням і не перевищуючи норми електромагнітного випромінювання.

Все це робить підводну лабораторію трохи схожою на тунелі метро і вагони поїздів - там всі ці складності вже легко вирішують.

Складніше побудувати мережу поза станцією, наприклад, для зв'язку при зовнішніх роботах. У морській воді радіохвилі високої частоти, - а це якраз Wi-Fi, - дуже швидко згасають, тому що морська вода є токопровідником.

Для зв'язку під водою зазвичай застосовують наддовгі хвилі, які добре проникають через морську воду, але з їх допомогою можна передавати лише дуже невеликі обсяги даних, та й реалізацій Wi-Fi на дуже низьких частотах не існує. Так що, хоча деяке Wi-Fi-обладнання може працювати під великим тиском, при високій вологості і в агресивному середовищі, будувати мережу Wi-Fi поза станцією сенсу не має.

Виновок: на дні океану вже є комунікації або відомо, як їх провести. Проблеми можуть виникнути тільки через складну конструкцію лабораторій, але їх теж можна вирішити.

Рибальське село в джунглях Амазонки - вологість, дикі тварини, немає користувачів

Складність : 2/5

Щоб мережу Wi-Fi, збудовану в такому місці, зв'язати з інтернетом, потрібна оптична кабельна лінія зв'язку до найближчої точки присутності інтернет-провайдера - а це, можливо, сотні кілометрів кабелю - або радіорелейна лінія зв'язку. Підійде і супутникова станція наземного зв'язку, хоча з її установкою в джунглях будуть труднощі - для роботи станції антени потрібно «чисте небо».

Висока вологість і дикі тварини - не проблема

Wi-Fi-обладнання випускається і для будинків, і для використання на відкритій місцевості: стійке до вологи, вітру, піску. Цю складність можна вирішити швидко.

Точки доступу Wi-Fi, як і будь-яке обладнання зв'язку, зазвичай розміщують високо, щоб збільшити ефективність сигналу. Крім того, Wi-Fi-пристрої випускаються в антивандальному виконанні, або з захистом від екстремальних умов в дуже міцних корпусах. Зрештою, можна упакувати обладнання в міцні короби. Може крокодил або бегемот і могли б їх зламати, але вони не заберуться так високо. Інші, більш дрібні тварини навряд чи зможуть завдати серйозної шкоди.

Відсутність електроенергії

Для роботи мережі потрібна електрика. Рішенням може стати вітрогенератор, зовнішній акумулятор або автономний електрогенератор.

Wi-Fi споживає мало енергії, але якщо в будинках користувачів немає електрики, значить вони не мають чим заряджати свої гаджети. Отже, спочатку потрібно забезпечити все село електроенергією. Після цього будь-який стовп з кабелем, підійде для установки точок доступу. Все обладнання малогабаритне і легке.

Висновок: варіант з рибальським селом в джунглях Амазонки здається досить нескладним для будівництва Wi-Fi-мережі при виконанні трьох умов: є користувачі з пристроями, електроенергія і канал зв'язку з інтернетом.

Дикий острів посеред моря - аби була електроенергія

Складність : 3/5


Дві ключові проблеми: немає комунікацій з великою землею і немає інфраструктури на острові. Електрифікація всього острова - складна дорога задача. Припустимо, нам треба вирішити тільки частину з забезпеченням енергією мережі Wi-Fi. Можна поставити автономний електрогенератор, додати сонячні батареї та акумулятори. Для роботи обладнання цього точно вистачить.

Будуємо Wi-Fi-мережу через супутник

Якщо це абсолютно позбавлений комунікацій острів, з відсутністю зв'язку розібратися складно. Тягнути кабель до найближчого материка, швидше за все, економічно недоцільно.

Залишається супутниковий зв'язок - треба завезти на острів супутникову станцію, можна зовсім невелику, встановити її, підключити до електроенергії і платити за доступ і трафік супутникової мережі.

Якщо наш острів знаходиться близько до екватора, або навіть в середніх широтах, з покриттям супутниковим зв'язком проблем бути не повинно. Якщо потреби не дуже великі, - не потрібно передавати багато пропускної здатності тільки забезпечити адекватну швидкість зв'язку з інтернетом, - то це досить просте завдання.

Ціна проекту

Що, якщо треба зробити Wi-Fi доступним на великій площі - всюди, де можуть виявитися люди? Припустимо, рельєф біля острова досить простий, не треба пробиватися через джунглі, потрібно покрити тільки відкриті зони.

На відкритій місцевості одна точка доступу може покрити радіус близько 30 метрів, якщо не використовувати спеціальні типи антен. Припустимо, острів невеликий і необхідна площа покриття близько одного квадратного кілометра. Тоді нам буде потрібно приблизно 500 точок доступу, щоб забезпечити надійним зв'язком ту частину острова, де бувають люди.

$ 1 тис коштує гарна Wi-Fi-точка, яка пристосована до складних умов.

Додамо додаткове обладнання: супутникову станцію, сонячні батареї, мережеве обладнання, матеріали, роботи, і доставку, яка напевно обійдеться дорого - проект буде коштувати близько $ 600-700 тисяч.

Якщо ж доведеться зробити все максимально економно, використовувати дешеві точки доступу по $ 100 за штуку, то можна вкластися в $ 50-70 тисяч.

Це той випадок, коли побудувати стільникову мережу на острові може виявитися дешевше. Wi-Fi технічно і економічно ефективний для забезпечення зв'язком безлічі абонентів в приміщеннях або на невеликій площі - якраз ті завдання, з якими погано справляється стільниковий зв'язок.

При збільшенні площі суцільного покриття і зниженні щільності трафіку в мережі, економіка мережі наздоганяє і обганяє Wi-Fi. Ці технології взаємно доповнюють одна одну і відмінно працюють разом, якщо застосовувати їх там, де доречно.

Висновок: приїжджаємо на острів з невеликим автономним електрогенератором, сонячними батареями, невеликою супутниковою станцією і потрібною кількістю точок доступу. Все це розставляємо, розвішуємо, з'єднуємо кабелями, налаштовуємо - і все працює. Але будувати суцільне покриття Wi-Fi всього острова з гарною якістю - дорого.

Місячна станція - заздалегідь готуємося до зростання кількості колонізаторів

Складність : 4/5

На Місяці немає атмосфери і дуже холодно. Ймовірно, коли поверхня освітлена сонцем, можливі сильні радіоперешкоди. З усім цим треба розбиратися.

Багато що залежить від розташування станції. Припустимо, вона буде розміщена на поверненій до Землі стороні Місяця - зі зворотного боку непросто організувати зв'язок із Землею.

Для підключення до інтернету можна провести високошвидкісний радіоканал між Місяцем і Землею. Тоді у жителів станції буде доступ в земний інтернет - можливо, не на такій високій швидкості, як ми звикли, і з дуже великою затримкою - в кілька секунд.

Зате швидко працюватимуть ресурси, розташовані на самому Місяці. Швидкість доступу до сайтів з серверами на Землі буде цілком пристойною, і можна буде легко завантажити файл великого розміру - наприклад, відео. Але відкрити складний сайт може взагалі не вийти - послідовні звернення накопичаться і двосекундні затримки перетвориться на величезну.

Напевно для таких завдань винайдуть нові протоколи, а крім деськтопной і мобільної версії ми отримаємо ще й «космічну» - для використання з Місяця.

Сонячна енергія та місячні ровери як Wi-Fi-точки

Можна використовувати сонячну енергію і накопичувати її на майбутнє. День і ніч на Місяці тривають близько 15 земних діб. Навіть вночі на стороні Місяця, повернутої до Землі досить ясно - вона освітлюється світлом, відбитим від Землі, але хороша генерація сонячної енергії можлива тільки протягом місячного дня, тому її доведеться акумулювати. Для Wi-Fi-мережі проблеми з електроенергією не буде - вона вкрай економна в споживанні.

Якщо не буде проблеми з перешкодами від сонця, можна забезпечити покриттям необхідну робочу зону поза межами станції. Наприклад, для збору даних з різних приладів і управління виконавчими пристроями. А також побудувати зв'язок для співробітників, які будуть виходити на поверхню Місяця.

За межами станції знадобиться захистити обладнання від сонячного випромінювання вдень і від низьких температур місячної ночі, коли верхній шар грунту охолоджується до -170 градусів Цельсія. Знадобляться захисні кліматичні шафи.

Якщо люди будуть переміщатися по поверхні на якихось спеціальних машинах, їх можна буде використовувати в якості мобільних базових станцій, які створюють зону покриття Wi-Fi навколо себе. Самі вони можуть залишатися на зв'язку зі станцією або з іншими подібними роверами за допомогою якогось прямого радіозв'язку, якщо дозволить рельєф і відстань, або за допомогою стаціонарних ретрансляторів, або супутників Місяця.

Зростання числа колонізаторів

Коли польоти на Місяць стануть буденністю, кількість жителів станції сильно виросте. Можливо, туди будуть прилітати туристи. Відповідно, зростуть обсяги трафіку.

У цьому випадку буде логічно добудувати елементи мережі, модулі підключення. Зростання обсягу трафіку теж треба передбачити, щоб канал зв'язку «Земля-Місяць" не був перевантажений.

В цілому, якщо закласти можливості масштабування мережі на етапі розробки проекту, проблем з використанням Wi-Fi у колонізаторів Місяця не виникне.

Висновок: спрогнозувати всі нюанси при будівництві Wi-Fi-мережі на Місяці складно. Здається, що це важкий, але цілком реалістичний проект. Але це проект рівня держави або навіть декількох держав - жодна комерційна компанія такого не потягне. І витрати на мережу Wi-Fi в такому проекті будуть краплею в морі.

Поселення полярників на Північному полюсі - низькі температури і ніякого зв'язку

Складність : 5/5

Північний полюс знаходиться далеко і важкодоступний. Там критично низькі температури, але це не головна проблема.

Основна складність на Північному полюсі - це доступ до інтернету. В районі полюсів справи із супутниковим зв'язком йдуть погано - практично відсутнє покриття. Але іншого рішення поки немає - через віддаленість території.

Відсутність електроенергії - друга серйозна складність. Навіть з Південним полюсом все було б трохи простіше - там є суша, хоч і покрита крижаним щитом. На Північному полюсі немає континенту, є тільки океан з льодами. Ніяка стаціонарна кабельна інфраструктура не буде надійною і довговічною, та й куди тягти електрокабель?

На жаль, ніяких інноваційних способів передачі електроенергії по повітрю ще не придумали, а значить наш арсенал обмежений. Можна використовувати автономні електрогенератори або мобільні електростанції, сонячні батареї (не дуже ефективно навіть в полярний день) і цілком ефективні, але нестабільні вітрогенератори. Але паливо доведеться возити, а автономні системи обслуговувати.

Суворі кліматичні умови

Навіть обладнання, призначене для роботи в складних кліматичних умовах, має нижню межу температури - часто не нижче -50 градусів.

В умовах екстремально низьких температур активне Wi-Fi-обладнання доведеться ставити в кліматичні шафи з резервуванням систем підігріву та вентиляції. Потрібно буде використовувати спеціальні кабелі та антени, тому що при низьких температурах деякі матеріали стають ламкими. Це сильно збільшує бюджет проекту, але при екстремальних умовах такі витрати виправдані.

Локальна мережа для полярників

Саму Wi-Fi-мережу спроектувати і побудувати досить легко. Устаткування можна підготувати заздалегідь і потім встановити за допомогою полярників. Навіть якщо не буде інтернету, мережа зможе працювати локально і забезпечувати зв'язок між співробітниками станції. Вони зможуть обмінюватися даними, вивантажувати інформацію зі своїх вимірювальних пристроїв і наукових приладів.

Висновок: забезпечити полярну станцію безперебійним швидкісним інтернетом складно, стовідсоткового способу зробити це не існує. Проте, Wi-Fi можна використовувати для роботи всередині станції, передачі даних в локальній мережі. А в майбутньому, у міру розвитку низькоорбітальних супутників, вірогідна поява супутникового покриття і в цих широтах.

По матеріалам Михайла Міньковського


0 комментариев
Сортировка:
Добавить комментарий