Настоящее и будущее спутникового Интернета — Игорь Santry
5 min read
Глобальный спутниковый Интернет развернется над планетой после 2020 года. Но уже сейчас можно поговорить о том, как будет работать эта система и какие возможности предоставят новые телекоммуникационные технологии абонентам.
В этой статье пойдет речь о инициативах по подключению к Интернету, основанных на космических технологиях. Подобный проект мог бы показаться чересчур затратным и дорогостоящим еще каких-то несколько десятков лет назад. В конце концов по миру протянуты скоростные оптоволоконные сети, успешно справляющиеся с растущим потоком информации, зачем дополнять их космическими спутниками? Тем не менее коммерческая оправданность этой технологии подтверждена успехами многих компаний.
С технической точки зрения спутниковый Интернет базируется на трех основных компонентах:
В отличие от кабельной связи или сотовых сетей, спутниковый Интернет использует ретрансляторы сигнала, находящиеся в космосе и движущиеся по замкнутым траекториям – орбитам, расположенным высоко над землей.
Действующие телекоммуникационные спутники являются геостационарными. Их скорость равна скорости вращения планеты, а орбиты выбраны так, что с поверхности Земли спутник кажется неподвижным, все время находится в одной точке небосклона. Условно, спутник интернет-связи сравним с полярной звездой. Когда бы вы ни обратили взгляд на небо, вы с легкостью обнаружите его на привычном месте, главное знать, где искать.
Поэтому, изучив тарелки антенн на фасаде многоквартирного дома, вы обнаружите, что они направлены в одну точку. Однако то будут преимущественно антенны спутникового телевидения, способные только принимать сигнал, но не отсылать информацию в космос. Спутниковый Интернет же обеспечивает двустороннюю связь.
При доступе к веб-странице запрос отправляется с компьютера в модем, тот передает его при помощи антенны в космос. Спутник выступает в роли посредника, ретранслируя сигнал обратно на Землю в телекоммуникационный центр интернет-провайдера, где запрашивается конкретный веб-сайт. Ответ вновь отправляется на спутник, затем на домашнюю антенну и через модем загружается на компьютер.
Принципиально процедура не отличается от того, что происходит с сигналом, проходящим через сотовую сеть, но путь, который проделывает информация, оказывается если не короче, то уж точно прямее. Чтобы пакет данных добрался с одного континента на другой по оптоволоконной сети, ему нужно не только преодолеть Атлантику, но и посетить множество промежуточных узлов. Так, например, между Сиэтлом и побережьем Южной Африки электронное письмо преодолевает порядка 200 маршрутизаторов. В случае спутникового Интернета маршрутизатор всего один и расположен он в космосе, где сигнал распространяется быстрее, чем по проводам.
Успешность спутникового Интернета хорошо доказывают такие компании, как Iridium и Viasat.
Viasat использует отдельные спутники, расположенные над территорией США. Так, ViaSat-1, запущенный на орбиту в 2011 году, обладает пропускной способностью 140 гигабит в секунду и без проблем обслуживает до 1 миллиона пользователей одновременно, предоставляя каждому полосу пропускания до 25 мегабит в секунду. Запущенный 1 июня 2017 ViaSat-2 пропускает до 1 терабайта в секунду и обеспечивает каждому из абонентов канал связи в 100 мегабит в секунду.
Iridium запускает спутниковые группировки с конца 90-х годов. Сеть этой компании насчитывает более 60 ретрансляторов, охватывающих связью большую часть планеты, за исключением высоких широт, где размещение геостационарных спутников затруднено из-за особенностей орбитальной механики.
К сожалению, эта группировка спутников не обеспечивает высокоскоростного доступа в сеть Интернет. Даже Iridium Next, второе поколение телекоммуникационных спутников компании, согласно спецификациям предоставляет порядка 1,4 мегабит в секунду для таких важных абонентов, как средства массовой информации и военные. В текущем же виде скорости в телекоммуникационной сети Iridium измеряются в килобитах в секунду.
Обе компании доказывают, что спутники как средство подключения к сети Интернет востребованы. Благодаря использованию одиночных спутников Viasat может обеспечить высокую скорость, а Iridium, напротив, запустив в космос целую группировку спутников, обеспечила широкий охват абонентов, пожертвовав скоростью доступа.
Однако главный недостаток существующих систем спутникового Интернета заключается в том, что геостационарные спутники приходится размещать на высоких орбитах, на удалении приблизительно 35 тысяч километров от Земли. Поэтому преимущества спутниковой связи компенсируются большой задержкой прохождения сигнала, которая может достигать нескольких секунд. Это крайне неудобно, когда речь заходит о голосовой и видеосвязи, онлайн-играх и любых других задачах, требующих оперативно реагировать на происходящее на том конце линии связи.
Новые проекты в области спутниковой связи призваны справиться с этими проблемами. Речь идет об американском проекте Starlink и британском – OneWeb.
В целом эти инициативы похожи. Новые группировки телекоммуникационных спутников будут использовать Ka и Ku-диапазоны радиочастотного спектра – миллиметровые волны. Число ретрансляторов будет даже больше, чем у Iridium, а их орбиты – заметно ниже, причем движение спутников не станут синхронизировать с вращением Земли. Такое расположение позволит уменьшить задержки передачи данных до 25 до 35 миллисекунд, что сопоставимо с показателем проводных сетей.
Благодаря использованию специальным образом настроенных антенн исчезнет необходимость в нацеливании на конкретный спутник и модем на Земле будет переключаться с одного пролетающего над головой пользователя космического аппарата на другой автоматически. Антенны спутниковой связи можно будет разметить на движущихся объектах: поездах, самолетах и автомобилях.
OneWeb планирует отправить в космос 2700 спутников на низкую и среднюю околоземную орбиту. Генеральный директор OneWeb – Грег Уайлер уже имеет опыт реализации подобных проектов. Основанная им компания O3b Networks успешно управляет небольшой спутниковой группировкой, предоставляющей доступ в Интернет островам и океанским круизным судам.
Его конкурент – Илон Маск, основатель частной космической компании SpaceX, при помощи ракеты собственного производства уже вывел два тестовых спутника будущей телекоммуникационной сети Starlink на орбиту. Но этого, конечно, недостаточно. Его план подразумевает запуск двух спутниковых группировок.
Первая группа займет орбиту на высоте на высоту 1100 километров 684 метра над Землей, вторая – разместится немного выше на уровне в 1325 километров 823 метра. Первая группировка будет состоять из 4425 малых спутников, вторая – из 7518 спутников. Такие цифры могут показаться фантастическими, однако речь идет о так называемых CubeSat. Если, например, спутник ViaSat-2 при запуске весил больше 6 тонн, то малый спутник, образующий Starlink согласно спецификациям, имеет вес не более 1,33 кг. CubeSat предполагается выводить на орбиту сразу по несколько сотен, зачастую вместе с другой полезной нагрузкой.
Поскольку и частотный спектр, и пространство на орбите Земли – величины конечные, начавшаяся космическая гонка по построению низкоорбитального спутникового Интернета будет только ускоряться. Вне зависимости от исхода, очевидно, что такая конкуренция «встряхнет» индустрию и подстегнет ее развитие.
Тем не менее сообщения средств массовой информации о том, что Илон Маск готовит для человечества подарок в виде бесплатного глобального спутникового Интернета, не соответствуют действительности. Подобные заявления приписываются главе SpaceX, однако в реальности Илон Маск не озвучивал таких планов.
Программы космического Интернета не будут напрямую конкурировать с традиционными интернет-провайдерами, как это, например, могут делать аэростаты Google, созданные в рамках проекта Project Loon. Если к последним можно подключиться посредством любого смартфона, то телекоммуникационные спутники требуют покупки и установки специального оборудования.
Стоимость космических запусков по сравнению со стоимостью прокладки оптоволоконного кабеля высока и будет оставаться таковой несмотря на все успехи по созданию многоразовых ступеней космических ракет.
Таким образом, бизнес-модель Starlink или OneWeb поначалу будет мало отличаться от стратегии Iridium и Viasat, предоставляющих услуги различным компаниям в отдаленных от коммуникаций уголках планеты.
В то же время наиболее вероятно, что типичный абонент, впервые столкнувшись со спутниковым Интернетом нового поколения, не заметит ничего необычного. Скорость, вероятно, улучшиться незначительно, учитывая, что сегодня некоторые провайдеры могут обеспечить Интернетом на 200 Мб/сек. Он просто подключится к точке доступа Wi-Fi в самолете или поезде, не подозревая, что доступ к новостям, социальным сетям, симпатичным котикам и смешным мемам обеспечивают космические технологии нового поколения.
Впервые опубликовано в блоге Onlime.