Internet in Luftballons

Im Jahr 2014 wurde eine ländliche Schule am Stadtrand von Campo Maior in Brasilien mit dem Internet verbunden. Ein gewöhnliches Ereignis, wenn da nicht ein „aber“ wäre. Die Verbindung erfolgte über einen stratosphärischen Luftballon. Dieses Ereignis wurde zum ersten Erfolg eines ehrgeizigen Projekts. Project Loon, einer Tochtergesellschaft von Alphabet. Bereits fünf Jahre später wenden sich Regierungen von Ländern, die unter einem schweren Hurrikan und Erdbeben gelitten haben, mit einem offiziellen Hilfsantrag an Loon, um Internetverbindungen sicherzustellen. Cloud4Y berichtet, wie die „Cloud-Verbindung“ von Google Realität wurde.

Project Loon ist interessant, weil es eine Lösung für das Problem der Internetverbindung in Regionen bietet, die aus verschiedenen Gründen von der Zivilisation und dem globalen Wirtschaftssystem abgeschnitten sind. Dies muss nicht unbedingt das Ergebnis einer Naturkatastrophe sein. Das Problem kann geografischer Abgeschiedenheit oder der ungünstigen Lage der Region geschuldet sein. Wie dem auch sei, wenn jemand ein Smartphone hat, kann er dank der von Loon entwickelten Luftballons auf das Netz zugreifen.

Die Qualität der Verbindung ist ebenfalls hoch. Im Februar 2016 gab Google bekannt, dass eine stabile Laserverbindung zwischen zwei Luftballons über eine Distanz von 62 Meilen (100 km) erreicht wurde. Die Verbindung war über viele Stunden, tags wie nachts, stabil, und es wurde eine Datenübertragungsrate von 155 Mbit/s verzeichnet.

Die DANE-Spezifikation ist in

Die Idee mag einfach erscheinen. Loon nahm die wichtigsten Komponenten eines Mobilfunkmasts und überarbeitete sie so, dass sie mit einem Luftballon in einer Höhe von 20 km transportiert werden können. Das ist erheblich höher als Flugzeuge, wilde Tiere und Wetterphänomene. Und damit auch sicherer. Die Loon-Luftballons können extremen Bedingungen in der Stratosphäre standhalten, wo die Windgeschwindigkeit 100 km/h erreichen kann und die Temperatur auf bis zu -90 °C sinkt.

Jeder Ballon hat eine spezielle Kapsel – ein Modul, das das Loon-System steuert. Die gesamte Ausrüstung am Ballon arbeitet mit erneuerbaren Energiequellen. Solarpanels versorgen das System tagsüber und laden die eingebaute Batterie für den nächtlichen Betrieb auf. Die Antennen an den Loon-Ballonen ermöglichen eine Verbindung zu den Bodenstationen über ein verzweigtes Zellennetzwerk, das es Besitzern von Mobilgeräten ermöglicht, online zu sein, ohne zusätzliche Geräte zu verwenden. Im Falle eines Unfalls und der Zerstörung des Ballons sinkt das 15 kg schwere Hardwaremodul mit einem Notfallschirm.

Die Flughöhe des Ballons kann durch die Verwendung eines Hilfsballons geändert werden, der mit Helium aus dem Hauptballon gefüllt wird, um die Höhe zu erreichen. Für den sinkenden Ballon wird das Helium zurück in den Hauptballon gepumpt. Das Manövrieren ist so effektiv, dass Loon im Jahr 2015 eine Flugdauer von 10.000 Kilometern erreichen konnte und den gewünschten Punkt mit einer Genauigkeit von 500 Metern erreichte.

Jeder Luftballon, so groß wie ein Tennisplatz, besteht aus besonders strapazierfähigem flexiblem Kunststoff und ist für 150 Tage Flugzeit ausgelegt. Diese Langlebigkeit ist das Ergebnis umfassender Materialtests für den Ballon (die Hülle des Ballons). Dieses Material soll eine Heliumleckage und eine Beschädigung des Ballons bei niedrigen Temperaturen verhindern. In der Stratosphäre, in die die Ballons gestartet werden, wird gewöhnlicher Kunststoff spröde und beschädigt sich leicht. Selbst ein winziges Loch von 2 mm kann die Lebensdauer des Ballons um mehrere Wochen verkürzen. Und das Finden eines 2 mm großen Lochs auf einem Ballon mit einer Fläche von 600 qm ist eine echte Herausforderung.

Während der Materialtests hatte einer der Projektleiter die Idee, dass Kondomhersteller ähnliche Probleme erleben. In dieser Branche sind ungewollte Löcher ebenfalls unerwünscht. Indem sie auf deren Erfahrung zurückgriffen, führte das Loon-Team mehrere spezielle Tests durch, die es ermöglichten, neue Materialien zu entwickeln und die Struktur der Ballons zu verändern, wodurch die Lebensdauer des Ballons erhöht wurde. In diesem Sommer gelang es, eine „Lebensdauer“ von 223 Tagen zu erreichen!

Das Loon-Team betont, dass sie nicht einfach einen weiteren Ballon geschaffen haben, sondern ein „intelligentes“ Gerät. Die von einem speziellen Startplatz gestarteten Loon-Ballone können jedes Land der Welt erreichen. Maschinelle Algorithmen prognostizieren Windmuster und entscheiden, ob der Ballon in die Höhe oder in die Tiefe in die Windschicht gefahren werden soll, die in die gewünschte Richtung weht. Das Navigationssystem funktioniert autonom, während menschliche Betreiber die Bewegung des Ballons überwachen und bei Bedarf eingreifen können.

Loon ermöglicht es Mobilfunkbetreibern, die Abdeckung dort zu erweitern, wo sie benötigt wird. Eine Gruppe von Loon-Ballonen bildet ein Netzwerk, das Kommunikation für Menschen in einem bestimmten Gebiet bereitstellt, ähnlich wie eine Gruppe von Türmen am Boden ein terrestrisches Netzwerk bildet. Der Unterschied besteht darin, dass die „Türme“ der Ballons ständig in Bewegung sind. Das von den Ballonen gebildete Netzwerk kann autonom funktionieren und verbindet effizient die Verbindungen zwischen den Ballonen und den Bodenstationen, indem es die Bewegung des Ballons, Hindernisse und Wetterphänomene berücksichtigt.

Wo Loon-Ballone bereits eingesetzt wurden

„In der Theorie sieht alles schön aus, aber wie sieht es in der Praxis aus?“, werden Sie fragen. Es gibt auch praktische Erfahrungen. Im Jahr 2017 stellte Loon zusammen mit der Federal Communications Commission, der Federal Aviation Administration, FEMA, AT&T, T-Mobile und anderen Unternehmen die grundlegende Kommunikation für 200.000 Menschen in Puerto Rico nach den Zerstörungen durch den Hurrikan „Maria“ sicher. Die Ballone wurden im Bundesstaat Nevada gestartet und erreichten schnell Puerto Rico. Dadurch konnten einige Lösungen ausprobiert, Fehler identifiziert und die Machbarkeit der Idee demonstriert werden.

Kurz darauf verursachte eine Naturkatastrophe in Peru massive Schäden an der Infrastruktur. Sobald im Norden Perus Überschwemmungen auftraten, schickte das Loon-Team seine Ballone in die betroffene Region. Über einen Zeitraum von drei Monaten sendeten und empfingen die Nutzer Daten im Umfang von 160 GB, was etwa 30 Millionen SMS oder zwei Millionen E-Mails entspricht. Die Abdeckung betrug 40.000 Quadratkilometer.

Ende Mai 2019 ereignete sich in Peru erneut ein verheerendes Erdbeben der Stärke 8,0. In einigen Regionen fiel das Internet vollständig aus, während Tausende von Menschen Informationen über den Status ihrer Angehörigen benötigten. Um die Kommunikation wiederherzustellen, wandte sich die Regierung des Landes und der lokale Telekommunikationsanbieter Tefónica an das Unternehmen Loon, damit es Internet über seine Luftballons bereitstellte. Das Internet konnte innerhalb von 48 Stunden wiederhergestellt werden.

Die ersten unterirdischen Erschütterungen traten am Sonntagmorgen auf, und nachdem das Unternehmen um Hilfe gebeten wurde, leitete Loon sofort seine Luftballons von Puerto Rico nach Peru um. Für ihre Bewegung wurde wie gewohnt die Kraft des Windes genutzt. Die Luftballons fingen die Luftströme in die Richtung auf, in die sie sich bewegen mussten. Um mehr als 3000 Kilometer zurückzulegen, benötigten die Geräte zwei Tage.

Die Luftballons von Loon verteilten sich über das gesamte Gebiet im Norden Perus – jeder von ihnen versorgte eine Fläche von 5000 Quadratkilometern mit 4G-Internet. Nur ein Luftballon war mit der Bodenstation verbunden, der Signale an andere Geräte übertrug. Zuvor hatte das Unternehmen nur die Möglichkeit demonstriert, Signale zwischen sieben Luftballons zu übertragen, aber dieses Mal erreichte ihre Anzahl zehn.

Standorte der Loon-Luftballons in Peru

Das Unternehmen konnte den Bewohnern Perus ein grundlegendes Kommunikationspaket bereitstellen: SMS, E-Mail und Zugriff auf das Internet mit minimaler Geschwindigkeit. In den ersten beiden Tagen nutzten etwa 20.000 Menschen das Internet von den Luftballons von Loon.

Als Ergebnis unterzeichnete Loon am 20. November 2019 eine kommerzielle Vereinbarung zur Bereitstellung von Diensten für Teile des Amazonas-Regenwaldes in Peru, nachdem sie sich mit Internet Para Todos Perú (IpT), dem Betreiber von Mobilfunkdiensten im ländlichen Bereich, geeinigt. Diesmal werden die Luftballons von Loon als dauerhafte Lösung zur Internetanbindung eingesetzt, anstatt als vorübergehende Maßnahme nach einer Katastrophe.

Die Vereinbarung zwischen IpT und Loon muss noch vom Ministerium für Verkehr und Kommunikation Perus genehmigt werden. Wenn alles gut geht, hoffen Loon und IpT, ab 2020 mobile Internetdienste anzubieten. Die Initiative konzentriert sich auf die Region Loreto in Peru, die fast ein Drittel des Landes ausmacht und vielen seiner indigenen Völker Heimat bietet. Zunächst wird Loon 15 Prozent des Gebiets von Loreto abdecken und damit potenziell fast 200.000 Einwohner erreichen. Das Unternehmen hat jedoch bereits angekündigt, bis 2021 6 Millionen Menschen in ländlichen Gebieten Perus zu verbinden.

Der erfolgreiche Einsatz der Ballons in Peru über einen längeren Zeitraum könnte Türen zu anderen Ländern öffnen. Währenddessen hat das Unternehmen einen Vorvertrag in Kenia mit Telkom Kenya unterzeichnet und wartet nun auf die endgültige Genehmigung der Aufsichtsbehörden, um mit seinem ersten kommerziellen Test in diesem Land zu beginnen.

Ein kleiner HinweisEs ist zu beachten, dass mit der Technologie nicht alles so rosig ist. Hier sind die Vorfälle mit Loon-Ballons aufgelistet:

• Am 29. Mai 2014 kollidierte ein Loon-Ballon mit einer Stromleitung in Washington, USA.
• Am 20. Juni 2014 riefen neuseeländische Beamte die Notdienste, als sie den Absturz eines Ballons sahen.
• Im November 2014 entdeckte ein südafrikanischer Bauer einen abgestürzten Ballon in der Karu-Wüste zwischen Stridenburg und Britstown.
• Am 23. April 2015 stürzte ein Ballon auf einem Feld in der Nähe der Stadt Bragg, Missouri, ab.
• Am 12. September 2015 stürzte ein Ballon auf den Rasen vor einem Haus in Rancho Hills, Kalifornien.
• Am 17. Februar 2016 stürzte während Tests in der Teeregion Gampola, Sri Lanka, ein Ballon ab.
• Am 7. April 2016 landete ein Ballon außerplanmäßig auf einer Farm in Dundee, KwaZulu-Natal, Südafrika.
• Am 22. April 2016 stürzte ein Ballon auf einem Feld im Departamento Sembucu, Paraguay, ab.
• Am 22. August 2016 landete ein Ballon auf einer Ranch in Formosa, Argentinien, etwa 40 km westlich der Hauptstadt.
• Am 26. August 2016 landete ein Ballon nordwestlich von Madison, South Dakota.
• Am 9. Januar 2017 stürzte ein Ballon in Seike, nahe Changwinola, Provinz Bocas del Toro, Panama, ab.
• Am 8. Januar 2017 und am 10. Januar 2017 landeten zwei Loon-Luftballons 10 km östlich von Cerro Chato und 40 km nordwestlich von Mariscala, Uruguay.
• Am 17. Februar 2017 stürzte ein Loon-Luftballon in Buriti dos Montes, Brasilien, ab.
• Am 14. März 2017 stürzte ein Loon-Luftballon in San Luis, Tolima, Kolumbien, ab.
• Am 19. März 2017 stürzte ein Ballon in Tacuarembó, Uruguay, ab.
• Am 9. August 2017 stürzte ein Ballon in einem Schilfgebiet in Olmos, Lambayeque, Peru, ab.
• Am 30. Dezember 2017 stürzte ein Ballon in Ntumbiro, Central Igembe, Meru County, Kenia, ab.

Es gibt definitiv Risiken. Dennoch überwiegen die Vorteile der Loon-Luftballons.

UPD: Man kann den Standort der Luftballons einsehen hier (suchen Sie in Südamerika). Danke towin für die Klärung

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Quelle: habr.com