科學研究：無線技術助力實現氣候穩健型網絡

颶風Katrina過後的新奧爾良 圖片來源：pixabay
極端天氣導致的網絡中斷每年會給全球經濟帶來數十億美元的損失，政府部門、公共事業單位和急救人員所提供的重要數據和服務也可能因此受到影響。
專家表示，互聯網容易受到氣候變化的影響。而一家位於波士頓的初創公司正嚐試通過將氣候彈性與適應性原則應用於互聯網來解決這一問題。
這一名為“氣候彈性網絡有限責任公司”（Climate Resilient Internet LLC, CRi）的企業於6月底推出了一個係統設計平台，允許數據繞過傳統的光纖線路（大部分光纖或沿著電線或埋在地下），通過專用無線網連接數據中心與終端用戶。
CRi的聯合創始人兼首席技術官David Theodore表示：“業務中斷的成本極大，並且隨著雲計算的興起，威脅的嚴重性呈指數型增長。氣候變化軌跡是目前最關鍵的數據。如果你離得足夠近，就能體會到它所帶來的威脅。”
CRi試圖通過設計災難防禦型網絡係統來應對這些威脅，這類係統通過高頻微波（又稱毫米波）傳輸數據，而非易受大風、洪水和其他自然災害破壞的地基光纖線路。
CRi當前的目標是提供一個備選平台，以防光纖線路在災害中受損。但支持者認為，這種方式最終可以取代地上和地下的光纖連接。
這類係統不同於家用或商用無線網絡中使用的路由器，而是作為大型數據中心和網絡用戶之間的網絡高速通路和存儲庫提供服務。
該平台由兩位技術型企業家開發，旨在為依賴地麵基礎設施的傳統數據傳輸係統提供"全方位無線補充"。他們改進了天線和無線電接收器等現有技術，使之能在極端天氣期間滿足更高的性能標準。


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在一次采訪中，Theodore將氣候彈性無線網絡比作微電網，而微電網為一個區域供電（包括電力生產、傳輸和消耗）的基本組件都通過一個自適應的係統連接。
此類係統可應用於互聯網，以確保數據在遭遇颶風、洪水、幹旱和熱浪等極端氣候時可以繼續傳輸。沿海城市的雲計算基礎設施和大型數據中心受氣候變化直接和間接的影響，風險尤其高。
“比如波士頓這樣的地方，城市大約有三分之一都位於河漫灘平原之上，”Theodore說。“在人們開始考慮氣候變化之前，我們就在這裏建立了許多數據中心。因此，許多本應該設在別處的數據中心都位於河漫灘平原。”
對於已經經曆過重大氣候災害的城市和地區（如經曆過“桑迪”超級風暴的紐約、經曆過颶風“哈維”的休斯頓、經曆過颶風“伊爾瑪”的南佛羅裏達和經曆過颶風“瑪利亞”的波多黎各），構建更穩健的網絡係統是首要任務。
紐約大學電氣和計算機工程係教授、紐約大學無線研究中心副主任Sundeep Rangan表示：“高層運營商也深刻認識到這一問題”，並希望找到某種方式，來建立可承受極端天氣和其他氣候影響的無線（網絡）係統。


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他表示，私人和政府資助的網絡彈性研究是一個不斷增長的領域，但穩健計算網絡的設計和建設方麵仍存在重要問題尚未解決。
“未來將會有更多的風暴，網絡的彈性肯定仍會是一個問題，”Rangan說。但他補充道：“但我們的網絡竟然挺過了最近幾次風暴，因此我認為當前網絡已經有了很大改進。”
Gino Villarini曾親身經曆極端天氣導致的危機。
他是波多黎各聖胡安最大的互聯網服務提供商之一的AeroNet的創始人與總裁。2017年，5級颶風"瑪利亞"侵襲了波多黎各，許多基礎設施都被摧毀了，其中也包括AeroNet所依賴的地上和地下的光纖連接線路。
Villarini 將光纖和微波數據傳輸係統作為重建工作的一部分，使天氣狀況惡化時客戶仍能保持在線狀態。他表示，公司主要在首都聖胡安等沿海地區進行無線投資，而瑪利亞颶風曾導致AeroNet在當地95%的網絡失效。
AeroNet正在考慮與CRi合作，以擴大其服務區域內的無線數據傳輸（業務）。該公司正進軍邁阿密等新市場，那裏對氣候彈性技術和數據傳輸係統的需求正在增長。
“這涉及你使用的設備，設備的安裝方式，以及如何設計係統使其抵禦大風和洪水。”Villarini 說，“你必須清楚設備不是拿來閑置的。你必須要保護它。”
他稱，網絡重建花了四個月的時間，因為損壞的電線杆和電線線路切斷了島上大部分電力和電信網，包括光纖線路。
Villarini表示："颶風來襲時，大部分光纖都暴露在地麵之上，這顯然是個大問題。我們也有很多能源問題，我們不得不依靠太陽能、電池和發電機等替代能源。這些能源（支持網絡）運行了大概一年時間。
產業官員也認可了CRi的彈性解決方案。無線網絡服務提供商協會CEO Claude Aiken表示：“我們認為氣候變化和極端天氣是一個重要的問題，也是對電信基礎設施以及客戶的威脅。”
作者：Daniel Cusick
翻譯：劉哲人
審校：馬曉彤
引進來源：科學美國人
引進鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/wireless-technology-could-help-climate-proof-the-internet/


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