1061
Радіоканал з глибини моря: 800 км канал NEPTUNE надає Інтернет до дна океану
747690р.
Ваш домашній кабель Ethernet на робочому столі не повинен мати справу з різними мешканцями океанів, такими як цей зірочок.
Tectonic Plate Juan de Fuca сьогодні є одним з найменших розмірів на Землі. Розташований в декількох сто кілометрах від Oregon, Вашингтон і узбережжя Британської Колумбії. Тим не менш, недоліки в розмірі Юань де Фука окупають свою соковитість. Найкраща оптична кабельна мережа, яка знайшла свій шлях через глибокий дно Тихого океану наприкінці 2009 року.
NEPTUNE - Північно-Східно-Тихоокеанський часовий експеримент під водою. Його довжина становить понад 800 кілометрів, які можна порівняти з довжиною 40 000 вагонів, підключених до одного довгого поїзда.
Команда науковців, дослідників і інженерів з некомерційної групи Oceans Network Canada підтримує мережу, яка коштує 111 млн канадських доларів для реалізації, а щорічна підтримка - 17 млн. Слід зазначити, що ми працюємо з незвичайним підводним кабелем. На відміну від цих кабелів, замість перетину океану, NEPTUNE повертається до берега, до самого місця, де він починається. І в той час як NEPTUNE призначений для поліпшення передачі інформації по всьому океану, він також збирає інформацію про це і життя на його дно.
Забудьте про Інтернет речей: NEPTUNE підключено до мережі цілу тектонічну платформу.
Професор океанографії Іоан Делане університету Вашингтон запропонував ідею НЕПТУНЕ в середині 90-х років, які лікують, що наступний швидкий розвиток інтернету буде набагато важливіше, ніж просто підключені домашні та офісні комп'ютери. Він запропонував, що «розподілені мережі автоматизованих датчиків в океанському середовищі» постійно спостерігатимуть морями, використовуючи методи, які дослідники на судах, що залишають море в певних коротких періодах часу, навряд чи вдасться уявити або дозволити собі.
Повернувшись до наших днів, ми побачимо, що постійне обслуговування зв'язку з морським дном все ще є значним досягненням. Незважаючи на те, що ми давно освоїли можливість підтримувати бездротові зв'язки з супутниками і космічних апаратів на відстані мільярдів кілометрів від нас, глибина океану є ще одним, ледь відкрився для розвідки. Для стартерів варто відзначити, що немає бездротових зв'язків у воді - все повинно бути дротяним, водонепроникним і захищеним від чинників ризику, таких як випадково закинуті анкер, корозії і витоку. У зв'язку з тим, що Juan de Fuca також є суттєвою загрозою, з близько 400 землетрусів, що відбуваються кожного коду на пластині.
Неймовірно, Океанські мережі Канада вдалося зробити всю роботу системи. П'ять глибинних місць по всій території НЕПТУЕН є домом для величезного масиву датчиків і інструментів, від систем розпізнавання цунамі для сейсмічних досліджень для вимірювання кількості парникових газів в океанській екосистемі. Найглибше розташування — шостий, що не вистачає фінансування для безперервних спостережень — це на самому краю платформи Juan de Fuca на глибині 2.4 км нижче поверхні океану — майже як глибоко, як Alcatel-Lucent підводних човнів, які прокладуть кабелі NEPTUNE можуть мити.
Кожне розташування забезпечує цінні уявлення про здоров’я наших океанів і планети, використовуючи методи, вчені на поверхні моря, можуть лише мріяти кілька тижнів літа. З'єднуючи цю мережу в Інтернет, ми можемо дивитися, реле і проаналізувати цю інформацію в режимі реального часу, по всьому світу. Це остаточна реалізація бачення Делане та одного з найважливіших завдань НЕПТУНЕ.
Тим не менш, запустив NEPTUNE працювати в режимі реального часу і зберігаючи її в цьому стані не було легко. На основі декількох років роботи ми можемо сміливо сказати, що люди ніколи не придумували комп'ютерні мережі, які працюють на таких глибинах.
Карта проекту NEPTUNE
Настінний - робота розміру маленького холодильника. Він їде під Тихого океану. Його кабель дозволяє пересуватися протягом 70 метрів в будь-якому напрямку. Разом з низною флорою і фауною, вона живе в зоні геотермальних несправностей, які її оператори торкнулися прізви «Вальляндія». Ця назва чітко прочитає деякі підказки парку атракціонів, якщо звичайно, ваша ідея розваг – це парник, наповнена бактеріями та гідратами газу – міцне утворення замороженого метану, стабільне лише на глибині принаймні кілометра нижче рівня моря. Це те, що Wally жив майже два роки.
Настінний не схожий на звичайні робототехнічні підводні люстри: вони не зазвичай залишаються під водою для цього довго. Навіть науковці, які запускають її у найбільш неординарний спосіб - використовують дистанційний контроль, над Інтернетом, з по всій планеті. Завдяки NEPTUNE, рушій постійно підключений до мережі, отримує живлення від берега і становить 24 години на добу, 7 днів на тиждень, протягом року.
Geophysicist Martin Skewervot, який є чимось із зв’язків між Wally та її операторами, що знаходяться неподалік Німеччини, знає про інші глибокі кришки, які будуть працювати аналогічно. Це, компанії, такі як Alcatel-Lucent, не як правило, роблять будь-яку роботу в місцях, які Wally та інші NEPTUNE побутові прилади називають будинок.
«Ми бажали поставити кабелі в місцях, які зазвичай уникають при укладанні, де вони ніколи не кладуть», – згадує Кім Юніпер. Цей морський мікробіолог є науковим директором мережі Ocean Networks Canada, який слугує посередництвом кабельної мережі та науковців з усього світу, залученого до розробки інструментів, його команди використовує, такі як Wally. З 2004 по 2006 рік працював головним вченим, працював над проектом NEPTUNE кабельного маршруту в тісній співпраці з Alcatel-Lucent.
Настінна їзда на вантажній платформі
р.
Настінна камера. Ви можете подивитися, що Wally бачить онлайн.
У своїй офісі, в пахне шампі, деревно-вершковому таборі університету Вікторія, що океанські мережі Канада називають будинок, юніпер, одягнена в скінному сорочку з широким краваткою, сьогодні виглядає більше як офісний менеджер, ніж океанограф. Для того щоб показати мені все чітко, він відремонтував простору карту підводної мережі, яка виявилася набагато більше, ніж його стіл.
Задні кабелі забезпечують величезну кількість енергії - 80 кВт, 8 кВт електроенергії та 4 Гбітний канал для кожного місця. На інтервалі до краю континентальної полиці, де глибина досягає всього понад 400 м, кабель покритий бронепластинною оболонкою і з ним досягає діаметра 3.8 см. За допомогою потоку він пересувається в океанський підлогу на глибину не менше одного метра, в результаті досягається глибина прокладки більше 1,2 км при максимальній відстані від берега.
Однак ймовірність скелі завжди є і тут, що ідея для реалізації мережі у вигляді петлі прийшла до порятунку. Він вірить непристойний океан навколишнього середовища відігравав роль. Ідея полягає в тому, що замість того, щоб витягнути довгий кабель в океан, залишаючи його кінець десь в морському водолазі, кабельні петлі назад до берега станції, де він починається. І тому, що потужність і інформація, що циркулює в обох напрямках, у разі виникнення будь-яких апаратних несправностей або несправностей, команда може переналаштувати NEPTUNE для компенсування наслідків збою. І хоча мережа в цій державі зможе працювати лише на половині її швидкості, вона пропонує рівень толерантності до несправностей, що більшість підводних кабелів не обійтися.
Далі, на кожному з шести локацій по лінії стовбура – Берклі каньйон, ендеавурський гірський діапазон, фольгер Canal, Каскадія Бей, Клайват Слайп і Середня Долина – кабель розділений на вторинні кабелі, що називаються «браничками». Ці гілки є дуже важливими, оскільки вони допомагають NEPTUNE отримувати, де Алькатель-Люкентські породи не йдуть – ділянки, де часто виникають скелі, геотермальні колоди і землі. Кожен Додаток веде до вузла, яка є найкращою консистенцією як величезного підводного мережевого перемикача, що забезпечує низьку потужність напруги і забезпечує інформаційний зв'язок з інфраструктурою другого рівня NEPTUNE, що складається з датчиків і інструментальних платформ.
«Алкатель-Люкент ніколи не намагався перенести електрику і підключити електроприлади з кабелями безпосередньо під водою», - коментує Юніпер.
Однак можливість підключення пристроїв до мережі і відключення їх під водою є запорукою всього проекту. Кожна з п’яти операційних пунктів NEPTUNE (Шостий має інструменти, але не фінансування) має пристрої, які називаються ящиками перемикання. Вимикачі беруть низьковольтну потужність з вузлів, з'єднуються до своїх інформаційних кабелів і розподіляють їх далі на приладові платформи (де розташовані багато датчиків), передають кравцям і приладам з високими вимогами смуги, такими як гідрофони і камери. Практично всі це можуть бути підключені до або відключені з мережі безпосередньо під водою, з дистанційно керованим підводним обладнанням, що дозволяє обслуговувати команду здійснювати поліпшення та встановлення нової техніки без внесення змін до базових елементів мережі.
Результатом є злиття допоміжних кабелів, досить схожих на ситуацію з дротами вашого домашнього роутера, тільки підводних і з загальною довжиною майже 90 км.
Це те, що близький вузол виглядає як в тестовому баку.
Ми завжди відштовхуємо Alcatel-Lucent з зони комфорту. Ми просимо їх, і робимо це, заради науки. Я думаю, що в майбутньому вони будуть використовувати набагато більш консервативні рішення при прокладанні телекомунікаційних кабелів, зокрема, вони будуть уникати таких вулканічних зон.
Команда NEPTUNE, з іншого боку, не має вибору. Весь обладнання, встановлене за межами вузлів, від кабелів до високорозрядних камер, належить Ocean Networks Canada. І саме в таких незручних середовищах, які відеоспостереження потрібні найбільше.
Канадський прикордонний корабель John P. Tully вважається "малим" судном. Побудований в 1984 році і названий відомим канадським океанографом, він досягає 65 метрів у довжину. Однак прогулянка по обладнанню-дозаторних колодок Туллі перед його відправленням на початку травня просто міркування. Кількість обладнання, упакованих в неї, різко змінить вашу ідею істинного розміру корабля.
Віддалений керований підводний автомобіль під назвою Oceanic Explorer, розмір компактного позашляховика, сидить на стаці, з дротами простягається по палубі. Поблизу знаходяться дві вантажні контейнери, всередині яких знаходиться контрольний центр апарату і контрольна панель системи супутникового зв'язку. Всередині корабля, складеного на стелю і зв'язується мотузкою, стійкими стійками з плівковим і трансляційним обладнанням, а більшість дерев'яної поверхні огороджують отвори для шурупів, викручених в анкерних менших електромережах.
Вже в рік, протягом декількох тижнів плавання під назвою «Абіс Монтаж», що проводиться для реалізації технічних робіт, директора Спостереження операцій Адріана Круглі дзвінки такі судини будинку. У моря добре знайомиться з життям. На острові Ванкувер біля Вікторії він провів 26 років в канадському флоту. За 10 років працював в мережі Ocean Networks Canada.
З огляду на те, що первинна інфраструктура вже давно була встановлена, в цьому році практично повністю присвячена обслуговуванню вторинної інфраструктури мережі: необхідно отримати пристрої на поверхню, очистити обладнання, калібрувати старі датчики і знизити нові. Незважаючи на те, що жоден журналіст не буде презентувати на в’їзді, раунд більше, ніж готовий прийняти тур Тульлі, а останні партії обладнання перевозяться на палубу вручну, краном і ліфтом.
NEPTUNE існує завдяки інструментам та їхнім датчикам – електронним штанамамам, постійно контролюючи, збираючи інформацію про воду та життя на морському водосховищі. Як правило, вони містяться в захисних структурах, в розмові називаються просто «банками». У NEPTUNE розподіляються як системи захисту електромереж, так і мережевих систем. Ці конструкції заповнюються повітрям з зчитуванням тиску на поверхні або маслянистою незнімною рідиною, яка захищає електроніку всередині.
Праска полягає в тому, що морська вода є помічником і перешкодою: банки призначені не тільки для використання особливостей морської води для власних цілей, але і проти її негативного впливу. Незважаючи на те, що вся мережа ґрунтується на морській воді, і океан також є хорошим провідником тепла, іноді електромережі по відношенню до води по-різному, ніж інженери НЕПТУЕН. Коли напруга не залишає приладу, як це повинно, може виникнути коротке замикання на морську воду. Звичайно, мережа призначена з певним запасом безпеки при таких витоках, але не більше. Якщо пристрої не ізольовані або відключені в час, коротке замикання може вигорнути отвори в стінах конструкцій під тиском, роблячи обладнання вразливим до моря.
Є інші випадки, коли корозійні родзинки матеріал. «Всі мислити, «О, просто зробити все з нержавіючої сталі!» Однак якщо ви залишаєте з нержавіючої сталі поруч з поверхнею, покритою гідротермальними тріщинами, через кілька місяців нічого не залишиться, пояснюється круглим, так замість нержавіючої сталі ми використовуємо титан. Добре, якщо ви не падають нижче 1000 м, ми можемо безпечно використовувати пластикові обшивки. ?
Перші такі водонепроникні кабелі Ethernet, що використовуються компанією NEPTUNE, винайдені нафтогазовими компаніями.
р.
Приклад підключення кабелю
Більшість цих металевих і пластикових виробів Круглий та його команда, яка була виконана самостійно, в Центрі Морської Технології. Багато було зроблено вперше, і це не завжди вдалося знайти попередньо підготовлені компоненти, але кабелі, які з'єднують побутову техніку, з'єднання і з'єднання NEPTUNE були фактично придумані нафтогазової галузі, тому були доступні для покупки. Наприкінці великого гумового кабелю, який утримується в руках, є роз'ємом, що нагадує шланг, але з позолоченими контактами всередині він розташовується у вигляді концентричних кругів.
Перед тим як вони електрично з'єднуються на глибині, ці позолочені контакти переходять через те, що Круглий описує, як олійні ванни і видалення води, так як коли є «не солона вода, немає проблеми». Результатом є те ж, що надходить кабель Ethernet у задній частині маршрутизатора, за винятком випадків, що, у випадку Адріана, всі роботи виконуються оператором на борту Tully незрівнянної роботи руки.
Рукави наповнюють силіконовою олією, незрівняною рідиною, яка усуває можливість, що на нижню глибину кабель може лопатися. Не хочу, щоб ці кабелі не були дешевими. Одиночна пара з'єднувальних роз'ємів Ethernet може коштувати $ 25,000, і ця сума подвоюється, якщо мережі потрібно подовження волоконно-оптичних кабелів і нових роз'ємів, які необхідні для підключення до панелей і з'єднувальних коробок, якщо відстань між ними перевищує 70 метрів. Деякі з цих супутникових сайтів працюють кілька кілометрів. Для економії грошей, де можливо, NEPTUNE використовує сухі пари роз'ємів. Вони коштують як мало $2,500 за пару і виготовляються з титану, що вигідно для глибин більше 400м. Недолік використання їх полягає в тому, що вони можуть бути підключені тільки на землі.
Тим не менш, круглий розуміє, що вони ніколи не зможуть усунути всі ризики, особливо непередбачених. Минулого року човен здавав дах вертикального профілю, пристрій, який використовує кабель для переміщення з морського дна на поверхню, збираючи інформацію про водяний стовпчик на різні глибини. Стрічка Wally, один раз, за кілька тижнів, застрягти в шарі бруду. І в першому році мережі одна з вершин була покрита піском у відносній неглибокій воді Волгерського каналу, в результаті чого вона нібито перегрівалася, так як автопси показали розтоплену електроніку всередині.
Мережеві кабелі та роз'єми залишаються найважливішими та найсвіжіші посилання NEPTUNE. Якщо підкреслюючи цей факт, круглий підбирає підводний роз'єм, загортається в товстий, тканинно-подібний матеріал, призначений для ізоляції від високої температури.
«Геотермальні несправності можуть відкрити. Так відбувається випадково. Так ми можемо покласти його на землю, все буде тонким, а потім раптом пристрій перестає працювати. Ми йдемо на наступний рік і дізнаємося, що розрив відбувався прямо нижче його, розплавляючи пластмасу, - говорить Круглий, з качкою, що пропонує це був корисним досвідом.
«У вас є ризики, які ви намагаєтеся пом'якшити, і є ризики, які ви збираєтеся взяти», – каже Круглий, «і тоді ви усвідомлюєте, що прийняття цих ризиків було поганим рішенням, і наступного року ви збираєте спосіб їх усунення. й
Р
Платформа дистанційного керування для океанських наук (ROPOS) - це світовий клас підводного транспорту, який може працювати на глибині до 5000 метрів. На цій картині він витягує безкоштовний кабель з системи прокладки кабелю.
У випадках, коли щось йде неправильно, NEPTUNE дуже схожий на будь-яку іншу комп'ютерну мережу. Якщо ви просто повинні вимкнути все і повернути його назад. Benoit Piren - людина, яка натискає перемикач.
Назад в Університеті Вікторія, де асистент кафедри цифрової інфраструктури стоїть перед монітором матриці, яка займає більшу частину стіни. По суті, це вражаючий номер – просто ресепшн, в той час як більшість екранів відображаються в офісних і конференц-залах будівлі. На одному з показів мовлення відео з Folger Reef, підводна рослинність повільно sways на краю екрана. На інших, зелених, жовтих і червоних показниках відображають статус датчиків NEPTUNE, а також показують, чи отримані дані і записані правильно.
Створення підключення берега і системи доведено не менше труднощів, ніж укладання основних кабелів і вторинної інфраструктури НЕПТУЕН. На щастя, Пірол знає річ або два про управління величезними науковими комп'ютерними системами. У бельгійському комп’ютерному вченому проведено 18 років на базі системи управління даними та архівування даних Європейської Південної обсерваторії, в тому числі, пов’язаних з проектом Hubble.
До недавнього часу «найбільшого, що океанографи використовували кораблі», «Піренові жарти», «але вчені ніколи не мали такої обсерваторії. й
Пірен і його команда п'яти провела майже десятиріччя написання програмного забезпечення, яке допомогло датчикам NEPTUNE "загальна". У своїй роботі є вирішення двох проблем: один для моніторингу стану мережі, як системних адміністраторів, так і іншого, щоб переконатися, що інформація, надіслані датчиками, є правильним і точним.
У мережі налічується близько 130 пристроїв, розподілених на 70 до 80 різних категорій: від високорозрядних камер до хімічних датчиків і гідрофонів, кожен з яких працює різними датчиками, які забезпечують різну інформацію. Гідрофони та відеокамери передають аудіо та відеодані в режимі реального часу, а інші пристрої можуть передавати лише одне значення кожного другого. Накладні пастки, наприклад, не передають будь-яку інформацію, замість того, щоб зібрати фізичні зразки на графіку, кожен другий тиждень.
Незважаючи на всі заходи, пов'язані з NEPTUNE, зроблені через складні програмне забезпечення управління інформацією, океани 2.0, які також виступають в якості інтерфейсу. Відображається кожен датчик, прилад і комутатор, підключений до всіх вузлів NEPTUNE. Тут ви можете знайти інформацію про загальний стан мережі, діагностику або перезавантаження проблемних пристроїв. Замість використання інтелектуальних технологій в самих пристроях, компонент мережі «розумний» повністю концентрований в цьому програмному забезпеченні.
«Ми готові перевірити техніку на регулярній основі, двічі на рік, в вигідній погоді для плавання», – розповідає Пиррен, «Що ж, ядро всієї інфраструктури ми бажали зробити якомога довше, адже ми не маємо бажання йти під водою, так як ремонт буде занадто дорогим». Фізичні елементи мережі були дуже простими. Вимикачі всередині вузлів і стикувальних коробок є тільки зайнятими відправкою інформації назад до берега, з невеликим не більше складних функцій.
На березі інформації з кожного інструмента NEPTUNE і датчика перекладається в нормальні формати для подальшого архівування і відображення онлайн. Кожен вимір і читання супроводжується своєчасністю, тому що синхронізація внутрішнього годинника кожного окремого пристрою з рештою мережі непросто. Далі інформація обробляється і чергається на аналіз, на підставі якого система вирішує, як і де відображати і зберігати результати. Також є скрипти, які перевіряють інформацію про надійність, виявляти несправності пристроїв та чи вводяться дані в можливий діапазон значень. Є навіть інформація про самі пристрої та датчики – метадані, які допомагають фахівцям зрозуміти обставини, під якими зібрана інформація. До цього входить вік пристрою та його попередні калібрування.
Пірен говорить про те, що 300 мільйонів операцій проводяться щодня на даних з NEPTUNE та інших менших Океанських мереж Канади, внаслідок чого 250 ГБ компресованих і збережених даних. Більшість з них несупресовані аудіозаписи багатьох гідрофонів мережі. Все це зберігається і архівується в Університеті Вікторія, без використання хмарних технологій. Після збереження даних повертається до університету Саскачеван через виділений волоконно-оптичний канал. З 2009 р. в цей спосіб архівовано 250 Тб даних.
В цілому, система неймовірно стабільна, і це не великий досягнення, враховуючи, що це швидкісна інтернет-мережа, що працює глибоко під водою. Океанські мережі Канада та науковці, які встановлюють NEPTUNE датчики, як правило, знають про потенційні недоліки. Звісно, про стабільність рівня торгових центрів немає. Не існує 99% гарантованого терміну служби. Іноді команда повинна вимкнути систему технічного обслуговування і ремонту, іноді побутова техніка може бути несправною або не вдається.
Але Беной завжди готовий вибити на дереві. Поки не вдалося, він сподівається, що він ніколи не станеться. Це єдине, що ви не можете просто вимкнути і вимкнути.
Нептун є одним з перших підводних кабелів світу. У той час як і раніше найбільший, тепер один з трьох таких систем, розташованих в Канаді, і управляється океанськими мережами Канади з університету Victoria Campus на острові Ванкувер. 50-кілометр берегової обсерваторії, що називається VENUS, працює з 2006 року, розташований між Острів Ванкувер і узбережжя Британської Колумбії. Наприкінці 2012 року в Кембриджській бухті було відкрито третій невеликий обсерваторій для вивчення арктичних вод та льоду.
Ця осінь, два сто кілометри на південь від НЕПТУЕН, планується запустити меншу кабельну систему під назвою Регіональна Шкала Ноди. У майбутньому планується підключення РСН з NEPTUNE, створення величезної міжнародної кабельної мережі, що охоплює всю платформу Juan de Fuca. ГПН, перевиданий Інститутом Океанографії, веде Університет Вашингтонського океанографа Джона Делане, людина, яка вперше пророкувала підводні автоматизовані системи датчиків.
Тим не менш, сьогодні такі мережі більше не сниться нікому. Тепер ви можете підключитися до онлайн потоку знизу океану. У місцях, таких як Berkeley Canyon, який є продовженням континентальної полиці, організми, що живуть під надзвичайно високим тиском, без природного світла. Підводні мікрофони та гідрофони на Волгерському каналі відстежують вплив, що часте риболовлі трави в області має на морських ссавців. На північному кінці пластини, у відкритому океані, є гірський хребет Endeavour, в якому, на глибині 2 км, є гарячим місцем гідротермічної активності з постійно формуючи молоду землю скоринкою. У цьому місці можна спостерігати глибокі несправності, а також збирати і аналізувати зразки з них в режимі реального часу. Вчені тепер починають розуміти, що є комплексні екосистеми морських організмів нижче морського дна.
Ми часто розповіли, з деякими контемптами, які знають, що так мало про наш власний світ ще не захоплюється цими за її межами. Але ми завжди можемо сперечатися, що тільки безглузді відкриті, привидно і неонові світи, що лежать нижче, ми дивимося як іноземці, так як ми уявляємо про космос. І так, нарешті, ми перетворили на автоматизації, люки, камери та датчики для вивчення глибини власної планети. Сьогодні ми можемо сміливо сказати, що океан ніколи не був настільки доступним для людей по всьому світу, і він ніколи не був настільки послідовно спостерігався кожну хвилину.
І так, в ці дні, коли ви дивитеся в абіс, абіс реагує на вас, у високорозчині, в режимі реального часу, доступним через веб-браузер телефону.
Урочистий і захоплюючий відео доступний тут. . й
А аудіо тут.
Джерело: habrahabr.ru/post/229091/
Ваш домашній кабель Ethernet на робочому столі не повинен мати справу з різними мешканцями океанів, такими як цей зірочок.
Tectonic Plate Juan de Fuca сьогодні є одним з найменших розмірів на Землі. Розташований в декількох сто кілометрах від Oregon, Вашингтон і узбережжя Британської Колумбії. Тим не менш, недоліки в розмірі Юань де Фука окупають свою соковитість. Найкраща оптична кабельна мережа, яка знайшла свій шлях через глибокий дно Тихого океану наприкінці 2009 року.
NEPTUNE - Північно-Східно-Тихоокеанський часовий експеримент під водою. Його довжина становить понад 800 кілометрів, які можна порівняти з довжиною 40 000 вагонів, підключених до одного довгого поїзда.
Команда науковців, дослідників і інженерів з некомерційної групи Oceans Network Canada підтримує мережу, яка коштує 111 млн канадських доларів для реалізації, а щорічна підтримка - 17 млн. Слід зазначити, що ми працюємо з незвичайним підводним кабелем. На відміну від цих кабелів, замість перетину океану, NEPTUNE повертається до берега, до самого місця, де він починається. І в той час як NEPTUNE призначений для поліпшення передачі інформації по всьому океану, він також збирає інформацію про це і життя на його дно.
Забудьте про Інтернет речей: NEPTUNE підключено до мережі цілу тектонічну платформу.
Професор океанографії Іоан Делане університету Вашингтон запропонував ідею НЕПТУНЕ в середині 90-х років, які лікують, що наступний швидкий розвиток інтернету буде набагато важливіше, ніж просто підключені домашні та офісні комп'ютери. Він запропонував, що «розподілені мережі автоматизованих датчиків в океанському середовищі» постійно спостерігатимуть морями, використовуючи методи, які дослідники на судах, що залишають море в певних коротких періодах часу, навряд чи вдасться уявити або дозволити собі.
Повернувшись до наших днів, ми побачимо, що постійне обслуговування зв'язку з морським дном все ще є значним досягненням. Незважаючи на те, що ми давно освоїли можливість підтримувати бездротові зв'язки з супутниками і космічних апаратів на відстані мільярдів кілометрів від нас, глибина океану є ще одним, ледь відкрився для розвідки. Для стартерів варто відзначити, що немає бездротових зв'язків у воді - все повинно бути дротяним, водонепроникним і захищеним від чинників ризику, таких як випадково закинуті анкер, корозії і витоку. У зв'язку з тим, що Juan de Fuca також є суттєвою загрозою, з близько 400 землетрусів, що відбуваються кожного коду на пластині.
Неймовірно, Океанські мережі Канада вдалося зробити всю роботу системи. П'ять глибинних місць по всій території НЕПТУЕН є домом для величезного масиву датчиків і інструментів, від систем розпізнавання цунамі для сейсмічних досліджень для вимірювання кількості парникових газів в океанській екосистемі. Найглибше розташування — шостий, що не вистачає фінансування для безперервних спостережень — це на самому краю платформи Juan de Fuca на глибині 2.4 км нижче поверхні океану — майже як глибоко, як Alcatel-Lucent підводних човнів, які прокладуть кабелі NEPTUNE можуть мити.
Кожне розташування забезпечує цінні уявлення про здоров’я наших океанів і планети, використовуючи методи, вчені на поверхні моря, можуть лише мріяти кілька тижнів літа. З'єднуючи цю мережу в Інтернет, ми можемо дивитися, реле і проаналізувати цю інформацію в режимі реального часу, по всьому світу. Це остаточна реалізація бачення Делане та одного з найважливіших завдань НЕПТУНЕ.
Тим не менш, запустив NEPTUNE працювати в режимі реального часу і зберігаючи її в цьому стані не було легко. На основі декількох років роботи ми можемо сміливо сказати, що люди ніколи не придумували комп'ютерні мережі, які працюють на таких глибинах.
Карта проекту NEPTUNE
Настінний - робота розміру маленького холодильника. Він їде під Тихого океану. Його кабель дозволяє пересуватися протягом 70 метрів в будь-якому напрямку. Разом з низною флорою і фауною, вона живе в зоні геотермальних несправностей, які її оператори торкнулися прізви «Вальляндія». Ця назва чітко прочитає деякі підказки парку атракціонів, якщо звичайно, ваша ідея розваг – це парник, наповнена бактеріями та гідратами газу – міцне утворення замороженого метану, стабільне лише на глибині принаймні кілометра нижче рівня моря. Це те, що Wally жив майже два роки.
Настінний не схожий на звичайні робототехнічні підводні люстри: вони не зазвичай залишаються під водою для цього довго. Навіть науковці, які запускають її у найбільш неординарний спосіб - використовують дистанційний контроль, над Інтернетом, з по всій планеті. Завдяки NEPTUNE, рушій постійно підключений до мережі, отримує живлення від берега і становить 24 години на добу, 7 днів на тиждень, протягом року.
Geophysicist Martin Skewervot, який є чимось із зв’язків між Wally та її операторами, що знаходяться неподалік Німеччини, знає про інші глибокі кришки, які будуть працювати аналогічно. Це, компанії, такі як Alcatel-Lucent, не як правило, роблять будь-яку роботу в місцях, які Wally та інші NEPTUNE побутові прилади називають будинок.
«Ми бажали поставити кабелі в місцях, які зазвичай уникають при укладанні, де вони ніколи не кладуть», – згадує Кім Юніпер. Цей морський мікробіолог є науковим директором мережі Ocean Networks Canada, який слугує посередництвом кабельної мережі та науковців з усього світу, залученого до розробки інструментів, його команди використовує, такі як Wally. З 2004 по 2006 рік працював головним вченим, працював над проектом NEPTUNE кабельного маршруту в тісній співпраці з Alcatel-Lucent.
Настінна їзда на вантажній платформі
р.Настінна камера. Ви можете подивитися, що Wally бачить онлайн.
У своїй офісі, в пахне шампі, деревно-вершковому таборі університету Вікторія, що океанські мережі Канада називають будинок, юніпер, одягнена в скінному сорочку з широким краваткою, сьогодні виглядає більше як офісний менеджер, ніж океанограф. Для того щоб показати мені все чітко, він відремонтував простору карту підводної мережі, яка виявилася набагато більше, ніж його стіл.
Задні кабелі забезпечують величезну кількість енергії - 80 кВт, 8 кВт електроенергії та 4 Гбітний канал для кожного місця. На інтервалі до краю континентальної полиці, де глибина досягає всього понад 400 м, кабель покритий бронепластинною оболонкою і з ним досягає діаметра 3.8 см. За допомогою потоку він пересувається в океанський підлогу на глибину не менше одного метра, в результаті досягається глибина прокладки більше 1,2 км при максимальній відстані від берега.
Однак ймовірність скелі завжди є і тут, що ідея для реалізації мережі у вигляді петлі прийшла до порятунку. Він вірить непристойний океан навколишнього середовища відігравав роль. Ідея полягає в тому, що замість того, щоб витягнути довгий кабель в океан, залишаючи його кінець десь в морському водолазі, кабельні петлі назад до берега станції, де він починається. І тому, що потужність і інформація, що циркулює в обох напрямках, у разі виникнення будь-яких апаратних несправностей або несправностей, команда може переналаштувати NEPTUNE для компенсування наслідків збою. І хоча мережа в цій державі зможе працювати лише на половині її швидкості, вона пропонує рівень толерантності до несправностей, що більшість підводних кабелів не обійтися.
Далі, на кожному з шести локацій по лінії стовбура – Берклі каньйон, ендеавурський гірський діапазон, фольгер Canal, Каскадія Бей, Клайват Слайп і Середня Долина – кабель розділений на вторинні кабелі, що називаються «браничками». Ці гілки є дуже важливими, оскільки вони допомагають NEPTUNE отримувати, де Алькатель-Люкентські породи не йдуть – ділянки, де часто виникають скелі, геотермальні колоди і землі. Кожен Додаток веде до вузла, яка є найкращою консистенцією як величезного підводного мережевого перемикача, що забезпечує низьку потужність напруги і забезпечує інформаційний зв'язок з інфраструктурою другого рівня NEPTUNE, що складається з датчиків і інструментальних платформ.
«Алкатель-Люкент ніколи не намагався перенести електрику і підключити електроприлади з кабелями безпосередньо під водою», - коментує Юніпер.
Однак можливість підключення пристроїв до мережі і відключення їх під водою є запорукою всього проекту. Кожна з п’яти операційних пунктів NEPTUNE (Шостий має інструменти, але не фінансування) має пристрої, які називаються ящиками перемикання. Вимикачі беруть низьковольтну потужність з вузлів, з'єднуються до своїх інформаційних кабелів і розподіляють їх далі на приладові платформи (де розташовані багато датчиків), передають кравцям і приладам з високими вимогами смуги, такими як гідрофони і камери. Практично всі це можуть бути підключені до або відключені з мережі безпосередньо під водою, з дистанційно керованим підводним обладнанням, що дозволяє обслуговувати команду здійснювати поліпшення та встановлення нової техніки без внесення змін до базових елементів мережі.
Результатом є злиття допоміжних кабелів, досить схожих на ситуацію з дротами вашого домашнього роутера, тільки підводних і з загальною довжиною майже 90 км.
Це те, що близький вузол виглядає як в тестовому баку.
Ми завжди відштовхуємо Alcatel-Lucent з зони комфорту. Ми просимо їх, і робимо це, заради науки. Я думаю, що в майбутньому вони будуть використовувати набагато більш консервативні рішення при прокладанні телекомунікаційних кабелів, зокрема, вони будуть уникати таких вулканічних зон.
Команда NEPTUNE, з іншого боку, не має вибору. Весь обладнання, встановлене за межами вузлів, від кабелів до високорозрядних камер, належить Ocean Networks Canada. І саме в таких незручних середовищах, які відеоспостереження потрібні найбільше.
Канадський прикордонний корабель John P. Tully вважається "малим" судном. Побудований в 1984 році і названий відомим канадським океанографом, він досягає 65 метрів у довжину. Однак прогулянка по обладнанню-дозаторних колодок Туллі перед його відправленням на початку травня просто міркування. Кількість обладнання, упакованих в неї, різко змінить вашу ідею істинного розміру корабля.
Віддалений керований підводний автомобіль під назвою Oceanic Explorer, розмір компактного позашляховика, сидить на стаці, з дротами простягається по палубі. Поблизу знаходяться дві вантажні контейнери, всередині яких знаходиться контрольний центр апарату і контрольна панель системи супутникового зв'язку. Всередині корабля, складеного на стелю і зв'язується мотузкою, стійкими стійками з плівковим і трансляційним обладнанням, а більшість дерев'яної поверхні огороджують отвори для шурупів, викручених в анкерних менших електромережах.
Вже в рік, протягом декількох тижнів плавання під назвою «Абіс Монтаж», що проводиться для реалізації технічних робіт, директора Спостереження операцій Адріана Круглі дзвінки такі судини будинку. У моря добре знайомиться з життям. На острові Ванкувер біля Вікторії він провів 26 років в канадському флоту. За 10 років працював в мережі Ocean Networks Canada.
З огляду на те, що первинна інфраструктура вже давно була встановлена, в цьому році практично повністю присвячена обслуговуванню вторинної інфраструктури мережі: необхідно отримати пристрої на поверхню, очистити обладнання, калібрувати старі датчики і знизити нові. Незважаючи на те, що жоден журналіст не буде презентувати на в’їзді, раунд більше, ніж готовий прийняти тур Тульлі, а останні партії обладнання перевозяться на палубу вручну, краном і ліфтом.
NEPTUNE існує завдяки інструментам та їхнім датчикам – електронним штанамамам, постійно контролюючи, збираючи інформацію про воду та життя на морському водосховищі. Як правило, вони містяться в захисних структурах, в розмові називаються просто «банками». У NEPTUNE розподіляються як системи захисту електромереж, так і мережевих систем. Ці конструкції заповнюються повітрям з зчитуванням тиску на поверхні або маслянистою незнімною рідиною, яка захищає електроніку всередині.
Праска полягає в тому, що морська вода є помічником і перешкодою: банки призначені не тільки для використання особливостей морської води для власних цілей, але і проти її негативного впливу. Незважаючи на те, що вся мережа ґрунтується на морській воді, і океан також є хорошим провідником тепла, іноді електромережі по відношенню до води по-різному, ніж інженери НЕПТУЕН. Коли напруга не залишає приладу, як це повинно, може виникнути коротке замикання на морську воду. Звичайно, мережа призначена з певним запасом безпеки при таких витоках, але не більше. Якщо пристрої не ізольовані або відключені в час, коротке замикання може вигорнути отвори в стінах конструкцій під тиском, роблячи обладнання вразливим до моря.
Є інші випадки, коли корозійні родзинки матеріал. «Всі мислити, «О, просто зробити все з нержавіючої сталі!» Однак якщо ви залишаєте з нержавіючої сталі поруч з поверхнею, покритою гідротермальними тріщинами, через кілька місяців нічого не залишиться, пояснюється круглим, так замість нержавіючої сталі ми використовуємо титан. Добре, якщо ви не падають нижче 1000 м, ми можемо безпечно використовувати пластикові обшивки. ?
Перші такі водонепроникні кабелі Ethernet, що використовуються компанією NEPTUNE, винайдені нафтогазовими компаніями.
р.
Приклад підключення кабелю
Більшість цих металевих і пластикових виробів Круглий та його команда, яка була виконана самостійно, в Центрі Морської Технології. Багато було зроблено вперше, і це не завжди вдалося знайти попередньо підготовлені компоненти, але кабелі, які з'єднують побутову техніку, з'єднання і з'єднання NEPTUNE були фактично придумані нафтогазової галузі, тому були доступні для покупки. Наприкінці великого гумового кабелю, який утримується в руках, є роз'ємом, що нагадує шланг, але з позолоченими контактами всередині він розташовується у вигляді концентричних кругів.
Перед тим як вони електрично з'єднуються на глибині, ці позолочені контакти переходять через те, що Круглий описує, як олійні ванни і видалення води, так як коли є «не солона вода, немає проблеми». Результатом є те ж, що надходить кабель Ethernet у задній частині маршрутизатора, за винятком випадків, що, у випадку Адріана, всі роботи виконуються оператором на борту Tully незрівнянної роботи руки.
Рукави наповнюють силіконовою олією, незрівняною рідиною, яка усуває можливість, що на нижню глибину кабель може лопатися. Не хочу, щоб ці кабелі не були дешевими. Одиночна пара з'єднувальних роз'ємів Ethernet може коштувати $ 25,000, і ця сума подвоюється, якщо мережі потрібно подовження волоконно-оптичних кабелів і нових роз'ємів, які необхідні для підключення до панелей і з'єднувальних коробок, якщо відстань між ними перевищує 70 метрів. Деякі з цих супутникових сайтів працюють кілька кілометрів. Для економії грошей, де можливо, NEPTUNE використовує сухі пари роз'ємів. Вони коштують як мало $2,500 за пару і виготовляються з титану, що вигідно для глибин більше 400м. Недолік використання їх полягає в тому, що вони можуть бути підключені тільки на землі.
Тим не менш, круглий розуміє, що вони ніколи не зможуть усунути всі ризики, особливо непередбачених. Минулого року човен здавав дах вертикального профілю, пристрій, який використовує кабель для переміщення з морського дна на поверхню, збираючи інформацію про водяний стовпчик на різні глибини. Стрічка Wally, один раз, за кілька тижнів, застрягти в шарі бруду. І в першому році мережі одна з вершин була покрита піском у відносній неглибокій воді Волгерського каналу, в результаті чого вона нібито перегрівалася, так як автопси показали розтоплену електроніку всередині.
Мережеві кабелі та роз'єми залишаються найважливішими та найсвіжіші посилання NEPTUNE. Якщо підкреслюючи цей факт, круглий підбирає підводний роз'єм, загортається в товстий, тканинно-подібний матеріал, призначений для ізоляції від високої температури.
«Геотермальні несправності можуть відкрити. Так відбувається випадково. Так ми можемо покласти його на землю, все буде тонким, а потім раптом пристрій перестає працювати. Ми йдемо на наступний рік і дізнаємося, що розрив відбувався прямо нижче його, розплавляючи пластмасу, - говорить Круглий, з качкою, що пропонує це був корисним досвідом.
«У вас є ризики, які ви намагаєтеся пом'якшити, і є ризики, які ви збираєтеся взяти», – каже Круглий, «і тоді ви усвідомлюєте, що прийняття цих ризиків було поганим рішенням, і наступного року ви збираєте спосіб їх усунення. й
РПлатформа дистанційного керування для океанських наук (ROPOS) - це світовий клас підводного транспорту, який може працювати на глибині до 5000 метрів. На цій картині він витягує безкоштовний кабель з системи прокладки кабелю.
У випадках, коли щось йде неправильно, NEPTUNE дуже схожий на будь-яку іншу комп'ютерну мережу. Якщо ви просто повинні вимкнути все і повернути його назад. Benoit Piren - людина, яка натискає перемикач.
Назад в Університеті Вікторія, де асистент кафедри цифрової інфраструктури стоїть перед монітором матриці, яка займає більшу частину стіни. По суті, це вражаючий номер – просто ресепшн, в той час як більшість екранів відображаються в офісних і конференц-залах будівлі. На одному з показів мовлення відео з Folger Reef, підводна рослинність повільно sways на краю екрана. На інших, зелених, жовтих і червоних показниках відображають статус датчиків NEPTUNE, а також показують, чи отримані дані і записані правильно.
Створення підключення берега і системи доведено не менше труднощів, ніж укладання основних кабелів і вторинної інфраструктури НЕПТУЕН. На щастя, Пірол знає річ або два про управління величезними науковими комп'ютерними системами. У бельгійському комп’ютерному вченому проведено 18 років на базі системи управління даними та архівування даних Європейської Південної обсерваторії, в тому числі, пов’язаних з проектом Hubble.
До недавнього часу «найбільшого, що океанографи використовували кораблі», «Піренові жарти», «але вчені ніколи не мали такої обсерваторії. й
Пірен і його команда п'яти провела майже десятиріччя написання програмного забезпечення, яке допомогло датчикам NEPTUNE "загальна". У своїй роботі є вирішення двох проблем: один для моніторингу стану мережі, як системних адміністраторів, так і іншого, щоб переконатися, що інформація, надіслані датчиками, є правильним і точним.
У мережі налічується близько 130 пристроїв, розподілених на 70 до 80 різних категорій: від високорозрядних камер до хімічних датчиків і гідрофонів, кожен з яких працює різними датчиками, які забезпечують різну інформацію. Гідрофони та відеокамери передають аудіо та відеодані в режимі реального часу, а інші пристрої можуть передавати лише одне значення кожного другого. Накладні пастки, наприклад, не передають будь-яку інформацію, замість того, щоб зібрати фізичні зразки на графіку, кожен другий тиждень.
Незважаючи на всі заходи, пов'язані з NEPTUNE, зроблені через складні програмне забезпечення управління інформацією, океани 2.0, які також виступають в якості інтерфейсу. Відображається кожен датчик, прилад і комутатор, підключений до всіх вузлів NEPTUNE. Тут ви можете знайти інформацію про загальний стан мережі, діагностику або перезавантаження проблемних пристроїв. Замість використання інтелектуальних технологій в самих пристроях, компонент мережі «розумний» повністю концентрований в цьому програмному забезпеченні.
«Ми готові перевірити техніку на регулярній основі, двічі на рік, в вигідній погоді для плавання», – розповідає Пиррен, «Що ж, ядро всієї інфраструктури ми бажали зробити якомога довше, адже ми не маємо бажання йти під водою, так як ремонт буде занадто дорогим». Фізичні елементи мережі були дуже простими. Вимикачі всередині вузлів і стикувальних коробок є тільки зайнятими відправкою інформації назад до берега, з невеликим не більше складних функцій.
На березі інформації з кожного інструмента NEPTUNE і датчика перекладається в нормальні формати для подальшого архівування і відображення онлайн. Кожен вимір і читання супроводжується своєчасністю, тому що синхронізація внутрішнього годинника кожного окремого пристрою з рештою мережі непросто. Далі інформація обробляється і чергається на аналіз, на підставі якого система вирішує, як і де відображати і зберігати результати. Також є скрипти, які перевіряють інформацію про надійність, виявляти несправності пристроїв та чи вводяться дані в можливий діапазон значень. Є навіть інформація про самі пристрої та датчики – метадані, які допомагають фахівцям зрозуміти обставини, під якими зібрана інформація. До цього входить вік пристрою та його попередні калібрування.
Пірен говорить про те, що 300 мільйонів операцій проводяться щодня на даних з NEPTUNE та інших менших Океанських мереж Канади, внаслідок чого 250 ГБ компресованих і збережених даних. Більшість з них несупресовані аудіозаписи багатьох гідрофонів мережі. Все це зберігається і архівується в Університеті Вікторія, без використання хмарних технологій. Після збереження даних повертається до університету Саскачеван через виділений волоконно-оптичний канал. З 2009 р. в цей спосіб архівовано 250 Тб даних.
В цілому, система неймовірно стабільна, і це не великий досягнення, враховуючи, що це швидкісна інтернет-мережа, що працює глибоко під водою. Океанські мережі Канада та науковці, які встановлюють NEPTUNE датчики, як правило, знають про потенційні недоліки. Звісно, про стабільність рівня торгових центрів немає. Не існує 99% гарантованого терміну служби. Іноді команда повинна вимкнути систему технічного обслуговування і ремонту, іноді побутова техніка може бути несправною або не вдається.
Але Беной завжди готовий вибити на дереві. Поки не вдалося, він сподівається, що він ніколи не станеться. Це єдине, що ви не можете просто вимкнути і вимкнути.
Нептун є одним з перших підводних кабелів світу. У той час як і раніше найбільший, тепер один з трьох таких систем, розташованих в Канаді, і управляється океанськими мережами Канади з університету Victoria Campus на острові Ванкувер. 50-кілометр берегової обсерваторії, що називається VENUS, працює з 2006 року, розташований між Острів Ванкувер і узбережжя Британської Колумбії. Наприкінці 2012 року в Кембриджській бухті було відкрито третій невеликий обсерваторій для вивчення арктичних вод та льоду.
Ця осінь, два сто кілометри на південь від НЕПТУЕН, планується запустити меншу кабельну систему під назвою Регіональна Шкала Ноди. У майбутньому планується підключення РСН з NEPTUNE, створення величезної міжнародної кабельної мережі, що охоплює всю платформу Juan de Fuca. ГПН, перевиданий Інститутом Океанографії, веде Університет Вашингтонського океанографа Джона Делане, людина, яка вперше пророкувала підводні автоматизовані системи датчиків.
Тим не менш, сьогодні такі мережі більше не сниться нікому. Тепер ви можете підключитися до онлайн потоку знизу океану. У місцях, таких як Berkeley Canyon, який є продовженням континентальної полиці, організми, що живуть під надзвичайно високим тиском, без природного світла. Підводні мікрофони та гідрофони на Волгерському каналі відстежують вплив, що часте риболовлі трави в області має на морських ссавців. На північному кінці пластини, у відкритому океані, є гірський хребет Endeavour, в якому, на глибині 2 км, є гарячим місцем гідротермічної активності з постійно формуючи молоду землю скоринкою. У цьому місці можна спостерігати глибокі несправності, а також збирати і аналізувати зразки з них в режимі реального часу. Вчені тепер починають розуміти, що є комплексні екосистеми морських організмів нижче морського дна.
Ми часто розповіли, з деякими контемптами, які знають, що так мало про наш власний світ ще не захоплюється цими за її межами. Але ми завжди можемо сперечатися, що тільки безглузді відкриті, привидно і неонові світи, що лежать нижче, ми дивимося як іноземці, так як ми уявляємо про космос. І так, нарешті, ми перетворили на автоматизації, люки, камери та датчики для вивчення глибини власної планети. Сьогодні ми можемо сміливо сказати, що океан ніколи не був настільки доступним для людей по всьому світу, і він ніколи не був настільки послідовно спостерігався кожну хвилину.
І так, в ці дні, коли ви дивитеся в абіс, абіс реагує на вас, у високорозчині, в режимі реального часу, доступним через веб-браузер телефону.
Урочистий і захоплюючий відео доступний тут. . й
А аудіо тут.
Джерело: habrahabr.ru/post/229091/