Прокладаємо Wi-Fi-мережу під водою, на Місяці та на Північному полюсі

Мережу Wi-Fi доречно будувати там, де потрібно передавати великі об’єми трафіку, де існує достатньо користувачів або ж близько розташовані пристрої інтернет речей. Для цього потрібна електроенергія та можливість під’єднатися до інтернету – без цього мережу Wi-Fi можна використовувати лише для зв’язку між її абонентами.

Все це вірно для місць, де проживає доволі багато людей. На Місяці, на Північному полюсі або на підводній науковій станції всього чи багато з цього нема. Але ми все одно вирішили пофантазувати й провести мережу там.

Прокладаємо Wi-Fi-мережу під водою, на Місяці та на Північному полюсі

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, звісно, вже має зв’язок із поверхнею (ймовірно, через оптичний кабель) та забезпечена електроенергією. Тому, якщо мова йде про створення мережі всередині станції, проблем з інфраструктурою не має бути.

Перетворити вчених на монтажників

Головне питання, яке висить у повітрі: як доставити обладнання під воду та хто його зможе встановити?

Серед вчених-підводників нема «безруких» людей, всі вони працюють зі складним обладнанням. Залишається лише добре спланувати мережу та розписати чіткі кроки по реалізації цього проекту. Модулі мережі можна зібрати на суші, залишиться їх доставити й встановити.

Обмеження підводних приміщень

Скоріш за все, лабораторія обладнана товстими металевими стінами, має складне планування приміщень з великою кількістю обладнання та невеликим вільним простором, — забезпечити хороший зв’язок буде не так вже й просто. Якщо підводна станція населена вченими, потрібно готуватися до того, що мережа буде використовуватись інтенсивно. При цьому безперервний зв’язок потрібно забезпечити з максимальною економією електроенергії, малим тепловиділенням і не перевищуючи норми електромагнітного випромінювання.

Складніше побудувати мережу поза станцією, до прикладу, для зв’язку при зовнішніх роботах. У морській воді радіохвилі з високою частотою надто швидко сходять нанівець тому що морська вода дуже добре проводить електричний струм.

Для того, аби з кимось зв’язатися під водою зазвичай використовують наддовгі хвилі, які добре проходять у морській воді, але з їх допомогою можна передавати лише невеликі обсяги даних, та й реалізації Wi-Fi на низьких частотах не існує. Хоча декотре Wi-Fi-обладнання може працювати під великим тиском, при високій вологості в агресивному середовищі, будувати мережу Wi-Fi поза станцією не має ніякого сенсу.

Висновок: на дні океану вже існують комунікації або відомо, як їх проводити. Проблеми можуть виникнути лише через складну конструкцію лабораторій, але їх також можна вирішити.

Прокладаємо Wi-Fi-мережу під водою, на Місяці та на Північному полюсі

Рибацьке селище в джунглях Амазонки – вологість, дикі тварини, відсутні користувачі

Складність: 2/5

Аби мережу Wi-Fi, влаштовану в такому місці, поєднати з інтернетом, потрібна оптична кабельна лінія зв’язку до найближчої точки присутності інтернет-провайдеру — а це, можливо, сотні кілометрів – або ж радіорелійна 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 та дикі тварини – це не проблема

Wi-Fi обладнання можна придбати як для будинку, так і для відкритої місцини: стійке до вологи, вітру та до піску. Цю складність вирішити просто. Точки доступу Wi-Fi, як і будь-яке обладнання зв’язку, розміщають високо, аби збільшити ефективність сигналу. Крім того, Wi-Fi-пристрої випускаються в антивандальному виконанні, або з захистом від екстремальних умов у дуже міцних корпусах. Врешті-решт, можна розмістити пристрої у надійних коробках. Теоретично, якийсь слон чи буйвол може зруйнувати це обладнання, проте ці тварини не лазитимуть так високо. Інші маленькі тварини навряд зможуть серйозно пошкодити це обладнання.

Відсутність електроенергії

Для нормального функціонування інтернету потрібна електроенергія. Вихід можна знайти у вигляді вітрогенератору, зовнішнього акумулятора або автономного електрогенератора.

Wi-Fi потребує мало енергії, але якщо в будинках користувачів відсутня електроенергія, це означає, що їм нема чим заряджати свої гаджети. Отже, спочатку потрібно забезпечити все село електроенергією. Після цього будь-який стовб з кабелем підійде для встановлення точки доступу. Все обладнання малогабаритне та не важке.

Висновок: варіант з рибацьким поселенням у джунглях Амазонки здається достатньо не складним для будівництва Wi-Fi-мережі при виконанні трьох умов: коли присутні користувачі з гаджетами, електроенергія та канал зв’язку з інтернетом.

Прокладаємо Wi-Fi-мережу під водою, на Місяці та на Північному полюсі

Дикий острів посеред океану — аби була електроенергія

Складність: 3/5

Дві головні проблеми: відсутні комунікацій з сушею та недостатність інфраструктури на дикому острові. Електрифікація всього острову – складна дороговартісна задача. Припустимо, нам потрібно вирішити лише частину з забезпеченням енергією мережі Wi-Fi. Можна встановити автономний електрогенератор, додати сонячні батареї та акумулятори. Для роботи обладнання цього точно вистачить.

Проводимо 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, під’єднати до електроенергії й платити за доступ і трафік супутниковій мережі.

Якщо острів знаходиться близько до екватора, або навіть в середніх широтах, з покриттям супутникового зв’язку, проблем не має бути. Якщо потреби не дуже великі, — не потрібно передавати багато даних, а тільки забезпечити адекватну швидкість зв’язку з інтернетом, — то це досить просте завдання.

Теоретично можна побудувати невеличку мережу на такому острові за декілька днів та силами декількох людей (якщо відкинути всі проблеми з невідомою площею мережі та рельєфом). Скоріш за все, шлях до острова буде довшим, ніж будівництво нової мережі.

Висновок: приїздимо на острів з невеличким автономним електрогенератором, сонячними батареями, невеличкою супутниковою станцією та потрібною кількістю точок доступу. Все це розставляємо, розвішуємо, з’єднуємо кабелями, налаштовуємо – все працюватиме! Але якщо потрібно побудувати суцільне покриття Wi-Fi усього острову з хорошою якістю – то це буде дороговартісне задоволення.

Прокладаємо Wi-Fi-мережу під водою, на Місяці та на Північному полюсі

Місячна станція — готуємося заздалегідь до росту кількості майбутніх колонізаторів

Складність: 4/5

На Місяці нема атмосфери як такої та дуже холодно. Ймовірно, коли поверхня освітлюється сонцем, можливі сильні радіоперешкоди. З цим усім треба розбиратися.
Багато чого залежить від місцеположення станції. Припустимо, вона буде розміщена на зверненій до Землі стороні Місяця — зі зворотного боку непросто організувати зв’язок із Землею.

Для підключення до інтернету можна провести високошвидкісний радіоканал між Місяцем та Землею. Тоді у жителів станції буде доступ до наземного інтернету – може, не такий швидкий, як ми звикли, та з надвеликою затримкою – декілька секунд, але все-таки… 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 двосекундна затримка перетвориться на величезну.

Напевно, для таких завдань винайдуть нові протоколи, окрім десктопної та мобільної версії ми отримаємо ще й «космічну» — для використання з Місяця.

Сонячна енергія та місячні ровери як Wi-Fi-точки

Можна використовувати сонячну енергію та накопичувати її на майбутнє. День та ніч на Місяці триває біля 15 земних діб. Навіть вночі на стороні Місяця, зверненій 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.

Wi-Fi на місячній станції може стати в пригоді, як всередині промислових та жилих приміщень, так і ззовні. Якщо не буде проблеми з перешкодами від сонця, можна забезпечити покриттям необхідну робочу зону поза межами станції. Наприклад, для збору даних з різних приладів та управління виконуючими пристроями. А також налагодити зв’язок для співробітників, котрі будуть висаджуватися на поверхню Місяця.

За межами станції знадобиться захищати обладнання від сонячного випромінювання вдень та від низьких температур у місячну ніч, коли верхній шар ґрунту охолоджується до -170°C. Для цього знадобляться захисні кліматичні шафи.

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

Зріст числа колонізаторів

Коли польоти на Місяць стануть буденністю, кількість жителів станції сильно зросте. Можливо, туди навідуватимуться туристи. А отже, збільшиться об’єм 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 тяжкий, але цілком реалістичний проект. Але це проект на державному рівні або навіть на рівні декількох держав – жодна комерційна компанія такого не витримає. Витрати на мережу Wi-Fi в такому проекті буде лише дуже малою частинкою.

Прокладаємо Wi-Fi-мережу під водою, на Місяці та на Північному полюсі

Поселення полярників на Північному полюсі – низькі температури та ніякого зв’язку

Складність: 5/5

Північний полюс знаходиться далеко та він важкодоступний. Там критично низька температура повітря, але це не головна проблема цього регіону. Основна складність на Північному полюсі – це доступ до Інтернету. В районі полюсів справи із супутниковим зв’язком надто погані – практично всюди відсутнє покриття. Але іншого рішення поки немає – через віддаленість території.

Відсутність електроенергії – ще одна серйозна проблема. Навіть на Південному полюсі все було б набагато простіше – там є суша, хоч вона і покрита льодяним щитом. На Північному полюсі нема повноцінного континенту, існує лише океан з льодовиками. Ніяка стаціонарна кабельна інфраструктура не буде надійною та довготривалою, немає куди тягнути електричний кабель.

На жаль, ніяких інноваційних способів передачі електроенергії по повітрю ще не придумали, а це означає, що арсенал інструментів значно обмежений. Можна використовувати автономні електрогенератори або мобільні електростанції, сонячні батареї (це не дуже ефективно навіть в полярний день), цілком ефективніше вітрові генератори, проте вони нестабільні. Але паливо доведеться знову транспортувати, а автономні системи – обслуговувати.

Суворі кліматичні умови

Навіть обладнання, що призначене для роботи у складних кліматичних умовах, має нижню межу температури – часто це значення сягає не нижче -50 °C.

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

Локальна мережа для полярників

Саму Wi-Fi-мережу спроектувати та налаштувати достатньо легко. Обладнання можливо підготувати заздалегідь та потім встановити за допомогою полярників. Навіть якщо відсутній Інтернет, мережа зможе працювати локально та забезпечувати зв’язок між співробітниками станції. Вони зможуть обмінюватися даними, надавати інформацію зі своїх вимірювальних наукових пристроїв.

Висновок: забезпечити полярну станцію безперебійним швидкісним інтернетом складно, стопроцентного способу реалізувати це не існує. Проте, Wi-Fi можна використовувати для роботи всередині станції, передачі даних в локальній мережі. В майбутньому, по мірі розвитку низькоорбітальних супутникових угрупувань, ймовірна поява супутникового покриття в цих широтах.

БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО: