אינטרנט לווייני - "מירוץ" חלל חדש?

כתב ויתור. המאמר הוא תרגום מורחב, מתוקן ומעודכן פרסום נתן הרסט. השתמש גם במידע מסוים מהמאמר על ננו לוויינים בעת בניית החומר הסופי.

ישנה תיאוריה (או אולי סיפור אזהרה) בקרב אסטרונומים בשם תסמונת קסלר, על שם האסטרופיזיקאי של נאס"א שהציע אותה ב-1978. בתרחיש זה, לוויין שמסתובב או עצם אחר פוגע בטעות באחר ונשבר לחתיכות. חלקים אלו סובבים סביב כדור הארץ במהירויות של עשרות אלפי קילומטרים לשעה, והורסים את כל הנקרה בדרכם, כולל לוויינים אחרים. זה מעורר תגובת שרשרת קטסטרופלית שמסתיימת בענן של מיליוני חתיכות של זבל חלל לא מתפקד שמקיף בלי סוף את כדור הארץ.

אירוע כזה עלול להפוך את החלל הקרוב לכדור הארץ חסר תועלת, להרוס כל לוויינים חדשים שנשלחים אליו ואולי לחסום את הגישה לחלל לחלוטין.

אז כאשר SpaceX הגיש בקשה ל-FCC (Federal Communications Commission - Federal Communications Commission, ארה"ב) לשלוח 4425 לוויינים למסלול נמוך של כדור הארץ (LEO, Low-Earth Orbit) כדי לספק רשת אינטרנט עולמית במהירות גבוהה, ה-FCC היה מודאג מכך. חברה של יותר משנה ענה על שאלות ועדות ועתירות מתחרים שהוגשו לדחות את הבקשה, כולל הגשת "תוכנית להפחתת פסולת מסלולית" כדי להפיג את החשש מפני אפוקליפסת קסלר. ב-28 במרץ, ה-FCC אישר את הבקשה של SpaceX.

פסולת חלל היא לא הדבר היחיד שמדאיג את ה-FCC, ו-SpaceX הוא לא הארגון היחיד שמנסה לבנות את הדור הבא של קבוצות כוכבים לוויינים. קומץ חברות, הן חדשות והן ותיקות, מאמצות טכנולוגיות חדשות, מפתחות תוכניות עסקיות חדשות ועותרות ל-FCC בבקשה לקבל גישה לחלקים מספקטרום התקשורת הדרושים להן כדי לכסות את כדור הארץ עם אינטרנט מהיר ואמין.

שמות גדולים מעורבים - מריצ'רד ברנסון ועד אילון מאסק - יחד עם כסף גדול. OneWeb של ברנסון גייסה עד כה 1,7 מיליארד דולר, ונשיא ו-COO של SpaceX, גווין שוטוול, העריך את שווי הפרויקט ב-10 מיליארד דולר.

כמובן, יש בעיות גדולות, וההיסטוריה מעידה שההשפעה שלהן היא שלילית לחלוטין. החבר'ה הטובים מנסים לגשר על הפער הדיגיטלי באזורים מוחלשים, בעוד שהחבר'ה הרעים שמים לוויינים לא חוקיים על רקטות. וכל זה בא כשהביקוש לאספקת נתונים מרקיע שחקים: בשנת 2016, תעבורת האינטרנט העולמית עלתה על 1 סקסטיליון בתים, לפי דו"ח של סיסקו, שסיימה את עידן הזטה-בייט.

אם המטרה היא לספק גישה טובה לאינטרנט במקום שלא הייתה בעבר, אז לוויינים הם דרך חכמה להשיג זאת. למעשה, חברות עושות זאת במשך עשרות שנים באמצעות לוויינים גיאוסטציונריים גדולים (GSO), שנמצאים במסלולים גבוהים מאוד שבהם תקופת הסיבוב שווה למהירות הסיבוב של כדור הארץ, מה שגורם להם להתקבע על אזור מסוים. אבל למעט כמה משימות ממוקדות צר, למשל, סקר את פני כדור הארץ באמצעות 175 לוויינים במסלול נמוך והעברת 7 פטה-בייט של נתונים לכדור הארץ במהירות של 200 Mbps, או המשימה של מעקב אחר מטען או אספקת רשת. גישה בבסיסים צבאיים, תקשורת לוויינית מסוג זה לא הייתה מהירה ואמינה מספיק כדי להתחרות בסיבים אופטיים מודרניים או באינטרנט בכבלים.

לוויינים לא גיאוסטציוניים (Non-GSOs) כוללים לוויינים הפועלים במסלול כדור הארץ בינוני (MEO), בגבהים שבין 1900 ל-35000 ק"מ מעל פני כדור הארץ, ולוויינים במסלול כדור הארץ נמוך (LEO), המקיפים בגבהים של פחות מ-1900 ק"מ. . כיום מכשירי LEO הופכים לפופולריים ביותר ובעתיד הקרוב צפוי שאם לא כל הלוויינים יהיו כאלה, אז בהחלט יהיו כאלה.

בינתיים, תקנות ללוויינים לא גיאוסטציונריים קיימות זה מכבר והן מחולקות בין סוכנויות בתוך ומחוץ לארה"ב: נאס"א, FCC, DOD, FAA ואפילו איגוד התקשורת הבינלאומי של האו"ם נמצאים כולם במשחק.

עם זאת, מנקודת מבט טכנולוגית יש כמה יתרונות גדולים. עלות בניית הלוויין ירדה ככל שהג'ירוסקופים והסוללות השתפרו עקב התפתחות הטלפונים הסלולריים. הם גם הפכו זולים יותר לשיגור, בין היתר הודות לגודלם הקטן יותר של הלוויינים עצמם. הקיבולת גדלה, תקשורת בין-לוויינית הפכה את המערכות למהירות יותר, ומנות גדולות המצביעות על השמיים יוצאות מהאופנה.

11 חברות הגישו הגשות ל-FCC, יחד עם SpaceX, כל אחת מתמודדת עם הבעיה בדרכה.

אילון מאסק הכריז על תוכנית SpaceX Starlink ב-2015 ופתח סניף של החברה בסיאטל. הוא אמר לעובדים: "אנחנו רוצים לחולל מהפכה בתקשורת הלווינית באותה דרך שחוללנו מהפכה במדע הטילים".

בשנת 2016, החברה הגישה בקשה לנציבות התקשורת הפדרלית בבקשה לקבל אישור לשגר 1600 (מאוחר יותר ל-800) לוויינים בין עכשיו ל-2021, ולאחר מכן לשגר את השאר עד 2024. הלוויינים הקרובים לכדור הארץ הללו יקיפו ב-83 מישורי מסלול שונים. קבוצת הכוכבים, כפי שנקראת קבוצת הלוויינים, יתקשרו זה עם זה באמצעות קישורי תקשורת אופטיים (לייזר) על הלוח, כך שניתן יהיה להקפיץ נתונים על פני השמים במקום לחזור לכדור הארץ - לעבור על "גשר" ארוך ולא נשלח למעלה ולמטה.

בשטח יתקינו הלקוחות סוג חדש של טרמינל עם אנטנות נשלטות אלקטרונית שיתחברו אוטומטית ללוויין שמציע כיום את האות הטוב ביותר — בדומה לאופן שבו טלפון סלולרי בוחר מגדלים. כאשר לווייני LEO נעים ביחס לכדור הארץ, המערכת תעבור ביניהם כל 10 דקות בערך. ומכיוון שיהיו אלפי אנשים שמשתמשים במערכת, תמיד יהיו לפחות 20 זמינים לבחירה, לדברי פטרישיה קופר, סגנית נשיאת פעולות לוויינים בחברת SpaceX.

מסוף הקרקע צריך להיות זול יותר וקל יותר להתקנה מאשר אנטנות לוויין מסורתיות, שצריכות להיות מכוונות פיזית לכיוון החלק של השמיים שבו נמצא הלוויין הגיאוסטציונרי המתאים. SpaceX אומר שהטרמינל לא יהיה גדול יותר מקופסת פיצה (אם כי לא כתוב באיזה גודל פיצה היא תהיה).

תקשורת תינתן בשני רצועות תדרים: Ka ו-Ku. שניהם שייכים לספקטרום הרדיו, למרות שהם משתמשים בתדרים גבוהים בהרבה מאלה המשמשים לסטריאו. Ka-band הוא הגבוה מבין השניים, עם תדרים שבין 26,5 גיגה-הרץ ל-40 גיגה-הרץ, בעוד ש-Ku ממוקם בין 12 גיגה-הרץ ל-18 גיגה-הרץ בספקטרום. Starlink קיבלה אישור מה-FCC להשתמש בתדרים מסוימים, בדרך כלל ה-uplink מהמסוף ללוויין יפעל בתדרים מ-14 GHz עד 14,5 GHz וה-downlink מ-10,7 GHz עד 12,7 GHz, והשאר ישמש לטלמטריה, מעקב ובקרה, וכן לחיבור לוויינים לאינטרנט היבשתי.

מלבד הגשת ה-FCC, SpaceX שמרה על שתיקה וטרם חשפה את תוכניותיה. וקשה לדעת פרטים טכניים כי SpaceX מפעילה את כל המערכת, מהרכיבים שיעברו על הלוויינים ועד הרקטות שייקחו אותם לשמיים. אבל כדי שהפרויקט יצליח, זה יהיה תלוי אם השירות אמור להציע מהירויות דומות או טובות יותר מסיבים במחיר דומה, יחד עם אמינות וחווית משתמש טובה.

בפברואר, SpaceX השיקה את שני אבות הטיפוס הראשונים שלה של לווייני Starlink, בעלי צורה גלילית עם פאנלים סולאריים דמויי כנפיים. אורכם של טינטין A ו-B כמטר, ומאסק אישר באמצעות טוויטר שהם תקשרו בהצלחה. אם אבות הטיפוס ימשיכו לתפקד, יצטרפו אליהם מאות אחרים עד 2019. לאחר שהמערכת תפעל, SpaceX תחליף לוויינים שהושבתו באופן שוטף כדי למנוע יצירת פסולת חלל, המערכת תנחה אותם להוריד את מסלוליהם בנקודת זמן מסוימת, ולאחר מכן הם יתחילו ליפול ולהישרף. האטמוספירה. בתמונה למטה תוכלו לראות איך נראית רשת Starlink לאחר 6 השקות.

קצת היסטוריה

עוד בשנות ה-80, HughesNet היה חדשן בטכנולוגיית לוויין. אתה מכיר את האנטנות האפורות האלה בגודל צלחת ש-DirecTV מתקין בחלק החיצוני של הבתים? הם מגיעים מ-HughesNet, שמקורה בעצמה מחלוץ התעופה הווארד יוז. "המצאנו טכנולוגיה שמאפשרת לנו לספק תקשורת אינטראקטיבית באמצעות לוויין", אומר סמנכ"ל סמנכ"ל מייק קוק.

באותם ימים, יוז רשת סיסטמס דאז הייתה הבעלים של DirecTV והפעילה לוויינים גיאוסטציוניים גדולים שהקרינו מידע לטלוויזיות. אז והיום החברה הציעה שירותים גם לעסקים, כמו עיבוד עסקאות בכרטיסי אשראי בתחנות דלק. הלקוח המסחרי הראשון היה Walmart, שרצתה לחבר עובדים ברחבי הארץ עם משרד ביתי בבנטונוויל.

באמצע שנות ה-90 יצרה החברה מערכת אינטרנט היברידית בשם DirecPC: המחשב של המשתמש שלח בקשה דרך חיבור בחיוג לשרת אינטרנט וקיבל מענה באמצעות לוויין, ששידר את המידע המבוקש עד לצלחת של המשתמש. במהירויות מהירות הרבה יותר ממה שחיוג יכול לספק. .

בסביבות שנת 2000, יוז החל להציע שירותי גישה דו-כיוונית לרשת. אבל שמירה על עלות השירות, כולל עלות ציוד הלקוח, נמוכה מספיק כדי שאנשים יקנו אותו הייתה אתגר. לשם כך החליטה החברה שהיא צריכה לוויינים משלה ובשנת 2007 היא שיגרה את Spaceway. לדברי יוז, הלוויין הזה, שעדיין בשימוש היום, היה חשוב במיוחד בשיגור מכיוון שהוא היה הראשון שתמך בטכנולוגיית מיתוג מנות מובנית, ובעצם הפך למתג החלל הראשון שמבטל את הקפיצה הנוספת של תחנת קרקע לתקשורת. אַחֵר. הקיבולת שלו היא מעל 10 Gbit/s, 24 משדרים של 440 Mbit/s, מה שמאפשר למנויים בודדים לקבל עד 2 Mbit/s לשידור ועד 5 Mbit/s להורדה. Spaceway 1 יוצרה על ידי בואינג על בסיס פלטפורמת הלוויין בואינג 702. משקל השיגור של המכשיר היה 6080 ק"ג. נכון לעכשיו, Spaceway 1 היא אחת מהחלליות המסחריות הכבדות ביותר (SC) - היא שברה את שיא הלוויין Inmarsat 5 F4 ששוגר באמצעות כלי השיגור Atlas 1 (5959 ק"ג), חודש קודם לכן. בעוד ל-GSO המסחרי הכבד ביותר, לפי ויקיפדיה, שהושק ב-2018, יש מסה של 7 טון. המכשיר מצויד במטען ממסר Ka-band (RP). ה-PN כולל מערך אנטנות מדורג מבוקר של 2 מטר המורכב מ-1500 אלמנטים. PN יוצר כיסוי רב-אלומות כדי להבטיח שידור של רשתות תוכניות טלוויזיה שונות באזורים שונים. אנטנה כזו מאפשרת שימוש גמיש ביכולות החללית בתנאי שוק משתנים.

בינתיים, חברה בשם Viasat השקיעה כעשור במחקר ופיתוח לפני שיגור הלוויין הראשון שלה ב-2008. לוויין זה, הנקרא ViaSat-1, שילב כמה טכנולוגיות חדשות כגון שימוש חוזר בספקטרום. זה איפשר ללווין לבחור בין רוחבי פס שונים על מנת להעביר נתונים לכדור הארץ ללא הפרעות, גם אם הוא שידר נתונים יחד עם אלומה מלווין אחר, הוא יכול לעשות שימוש חוזר בטווח הספקטרלי הזה בחיבורים שלא היו רציפים.

זה סיפק מהירות וביצועים גדולים יותר. כשהיא נכנסה לשירות, הייתה לו תפוקה של 140 ג'יגה-ביט לשנייה, יותר מכל הלוויינים האחרים שמכסים יחד את ארה"ב, לפי נשיא Viasat, ריק בלדרידג'.

"שוק הלוויין היה באמת עבור אנשים שלא הייתה להם ברירה", אומר בלדריג'. "אם לא הצלחת להשיג גישה אחרת, זו הייתה הטכנולוגיה של המוצא האחרון. למעשה היה לו כיסוי בכל מקום, אבל לא באמת נשא הרבה נתונים. לכן, הטכנולוגיה הזו שימשה בעיקר למשימות כמו עסקאות בתחנות דלק".

במהלך השנים, HughesNet (כיום בבעלות EchoStar) ו-Viasat בנו לוויינים גיאוסטציוניים מהירים יותר ויותר. HughesNet הוציאה את EchoStar XVII (120 Gbps) ב-2012, EchoStar XIX (200 Gbps) ב-2017, ומתכננת להשיק את EchoStar XXIV ב-2021, שלדבריה יציע 100 Mbps לצרכנים.

ViaSat-2 הושק ב-2017 וכעת יש לו קיבולת של כ-260 Gbit/s, ושלושה ViaSat-3 שונים מתוכננים ל-2020 או 2021, כל אחד מכסה חלקים שונים של העולם. Viasat אמרה שלכל אחת משלוש מערכות ViaSat-3 צפויה תפוקה של טרה-ביט לשנייה, פי שניים מכל שאר הלוויינים המקיפים את כדור הארץ גם יחד.

"יש לנו כל כך הרבה קיבולת בחלל שזה משנה את כל הדינמיקה של אספקת התעבורה הזו. אין הגבלות על מה שניתן לספק", אומר DK Sachdev, יועץ טכנולוגיות לוויין וטלקום שעובד עבור LeoSat, אחת החברות המשיקות את קבוצת LEO. "היום, כל החסרונות של לוויינים מתבטלים בזה אחר זה."

כל מירוץ המהירות הזה נוצר מסיבה כלשהי, כשהאינטרנט (תקשורת דו-כיוונית) החלה לעקור את הטלוויזיה (תקשורת חד-כיוונית) כשירות שמשתמש בלוויינים.

"תעשיית הלוויין נמצאת בטירוף ארוך מאוד, ומגלה כיצד היא תעבור משידור וידאו חד-כיווני לשידור נתונים מלא", אומר רונלד ואן דר ברגן, מנהל הציות ב-LeoSat. "יש הרבה דעות לגבי איך לעשות את זה, מה לעשות, איזה שוק לשרת."

נותרה בעיה אחת

לְעַכֵּב. שלא כמו מהירות כללית, חביון הוא משך הזמן שלוקח לבקשה לעבור מהמחשב ליעדו ובחזרה. נניח שאתה לוחץ על קישור באתר, בקשה זו חייבת לעבור לשרת ולחזור חזרה (שהשרת קיבל את הבקשה בהצלחה ועומד לתת לך את התוכן המבוקש), ולאחר מכן דף האינטרנט נטען.

כמה זמן לוקח לטעון אתר תלוי במהירות החיבור שלך. הזמן שלוקח להשלים בקשת הורדה הוא זמן האחזור. זה נמדד בדרך כלל באלפיות שניות, כך שזה לא מורגש כשאתה גולש באינטרנט, אבל זה חשוב כשאתה משחק במשחקים מקוונים. עם זאת, ישנן עובדות כאשר משתמשים מהפדרציה הרוסית הצליחו ומצליחים לשחק בחלק מהמשחקים באינטרנט גם כאשר ההשהיה (פינג) קרובה לשנייה אחת.

ההשהיה במערכת סיבים אופטיים תלויה במרחק, אך לרוב מסתכמת במספר מיקרו-שניות לק"מ; ההשהיה העיקרית מגיעה מהציוד, אם כי עם קישורים אופטיים באורך ניכר ההשהיה משמעותית יותר בשל העובדה שבסיב. -קו תקשורת אופטי (FOCL) מהירות האור היא רק 60% ממהירות האור בוואקום, וגם תלויה מאוד באורך הגל. לפי Baldrige, זמן ההשהיה כשאתה שולח בקשה ללוויין GSO הוא בערך 700 מילישניות - האור נע מהר יותר בוואקום של החלל מאשר בסיבים, אבל לוויינים מסוג זה נמצאים רחוק, וזו הסיבה שזה לוקח כל כך הרבה זמן. בנוסף למשחקים, בעיה זו משמעותית עבור ועידות וידאו, עסקאות פיננסיות ושוק המניות, ניטור Internet of Things ויישומים אחרים המסתמכים על מהירות האינטראקציה.

אבל עד כמה בעיית ההשהיה משמעותית? רוב רוחב הפס בשימוש ברחבי העולם מוקדש לווידאו. ברגע שהסרטון פועל ומאוחסן כראוי, זמן ההשהיה הופך פחות חשוב והמהירות הופכת להרבה יותר חשובה. באופן לא מפתיע, Viasat ו-HughesNet נוטות למזער את החשיבות של חביון עבור רוב היישומים, למרות ששניהם פועלים לצמצם אותו גם במערכות שלהם. HughesNet משתמש באלגוריתם כדי לתעדף את התעבורה על סמך מה שהמשתמשים שמים לב אליו כדי לייעל את אספקת הנתונים. Viasat הכריזה על הצגת קבוצת לוויינים של מסלול כדור הארץ בינוני (MEO) להשלמת הרשת הקיימת שלה, שאמורה להפחית את זמן ההשהיה ולהרחיב את הכיסוי, כולל בקווי רוחב גבוהים שבהם ל-GSO משווני יש זמן אחזור גבוה יותר.

"אנחנו באמת מתמקדים בנפח גבוה ובעלויות הון מאוד מאוד נמוכות כדי לפרוס את הנפח הזה", אומר Baldrige. "האם חביון חשוב כמו תכונות אחרות עבור השוק שאנו תומכים בו"?

עם זאת, יש פתרון: לווייני LEO עדיין הרבה יותר קרובים למשתמשים. אז חברות כמו SpaceX ו-LeoSat בחרו במסלול הזה, ומתכננות לפרוס קונסטלציה של לוויינים הרבה יותר קטנים וקרובים, עם חביון צפוי של 20 עד 30 מילישניות למשתמשים.

"זה פשרה בכך שבגלל שהם נמצאים במסלול נמוך יותר, אתה מקבל פחות חביון ממערכת LEO, אבל יש לך מערכת מורכבת יותר", אומר קוק. "כדי להשלים קבוצת כוכבים, אתה צריך לפחות מאות לוויינים כי הם במסלול נמוך, והם נעים סביב כדור הארץ, עוברים את האופק מהר יותר ונעלמים... וצריך שתהיה לך מערכת אנטנות שיכולה לעקוב אחריהם."

אבל כדאי לזכור שני סיפורים. בתחילת שנות ה-90, ביל גייטס וכמה משותפיו השקיעו כמיליארד דולר בפרויקט בשם Teledesic כדי לספק פס רחב לאזורים שלא יכלו להרשות לעצמם את הרשת או שלא יראו בקרוב קווי סיבים אופטיים. היה צורך לבנות קבוצת כוכבים של 840 (מאוחר יותר צומצם ל-288) לווייני LEO. המייסדים שלה דיברו על פתרון בעיית ההשהיה וב-1994 ביקשו מה-FCC להשתמש בספקטרום Ka-band. נשמע מוכר?

Teledesic אכלה כ-9 מיליארד דולר לפני שנכשלה ב-2003.

"הרעיון לא עבד אז בגלל העלות הגבוהה של תחזוקה ושירותים עבור משתמש הקצה, אבל זה נראה אפשרי כעת", אומר לארי פרס, פרופסור למערכות מידע באוניברסיטת קליפורניה סטייט דומינגז הילס שעוקבת אחר מערכות LEO מאז יציאת Teledesic. "הטכנולוגיה לא הייתה מתקדמת מספיק בשביל זה".

חוק מור ושיפורים בטכנולוגיית הסוללה, החיישנים והמעבדים של טלפון סלולרי העניקו לקונסטלציות LEO הזדמנות שנייה. ביקוש מוגבר גורם לכלכלה להיראות מפתה. אבל בזמן שסאגת Teledesic התגלגלה, תעשייה אחרת צברה ניסיון חשוב בשיגור מערכות תקשורת לחלל. בסוף שנות ה-90, Iridium, Globalstar ו-Orbcomm שיגרו יחד יותר מ-100 לוויינים במסלול נמוך כדי לספק כיסוי טלפון סלולרי.

"זה לוקח שנים לבנות קונסטלציה שלמה כי אתה צריך חבורה שלמה של שיגורים, וזה ממש יקר", אומר זאק מנצ'סטר, עוזר פרופסור לאווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה באוניברסיטת סטנפורד. "במהלך תקופה של, נניח, חמש שנים לערך, התשתית של מגדל הסלולר היבשתי התרחבה עד לנקודה שבה הכיסוי ממש טוב ומגיע לרוב האנשים".

כל שלוש החברות פשטו את הרגל במהירות. ולמרות שכל אחד מהם המציא את עצמו מחדש על ידי הצעת מגוון קטן יותר של שירותים למטרות ספציפיות, כגון משואות חירום ומעקב אחר מטענים, אף אחד לא הצליח להחליף שירות טלפון סלולרי מבוסס מגדל. בשנים האחרונות, SpaceX שיגרה לוויינים עבור אירידיום בחוזה.

"ראינו את הסרט הזה בעבר", אומר מנצ'סטר. "אני לא רואה משהו שונה מהותית במצב הנוכחי".

תַחֲרוּת

ל-SpaceX ול-11 תאגידים נוספים (והמשקיעים שלהם) דעה שונה. OneWeb משגרת לוויינים השנה והשירותים צפויים להתחיל כבר בשנה הבאה, ואחריהם קבוצות נוספות ב-2021 ו-2023, עם יעד בסופו של דבר של 1000 Tbps עד 2025. ל-O3b, כיום חברה בת של SAS, יש קבוצת כוכבים של 16 לווייני MEO שפועלים כבר כמה שנים. Telesat כבר מפעילה לווייני GSO, אך מתכננת מערכת LEO לשנת 2021 שתהיה לה קישורים אופטיים עם חביון של 30 עד 50 אלפיות השנייה.

ל- Upstart Astranis יש גם לוויין במסלול גיאו-סינכרוני והוא יפרוס יותר בשנים הקרובות. למרות שהם לא פותרים את בעיית ההשהיה, החברה מחפשת להפחית עלויות באופן קיצוני על ידי עבודה עם ספקי אינטרנט מקומיים ובניית לוויינים קטנים וזולים בהרבה.

LeoSat מתכננת גם לשגר את סדרת הלוויינים הראשונה ב-2019, ולהשלים את קבוצת הכוכבים ב-2022. הם יטוסו מסביב לכדור הארץ בגובה של 1400 ק"מ, יתחברו ללוויינים אחרים ברשת באמצעות תקשורת אופטית וישדרו מידע למעלה ולמטה ב-Ka-band. הם רכשו את הספקטרום הנדרש בעולם, אומר ריצ'רד ואן דר ברגן, מנכ"ל LeoSat, ומצפים לאישור FCC בקרוב.

לדברי ואן דר ברגן, הדחיפה לאינטרנט לווייני מהיר יותר התבססה במידה רבה על בניית לוויינים גדולים ומהירים יותר המסוגלים לשדר יותר נתונים. הוא קורא לזה "צינור": ככל שהצינור גדול יותר, האינטרנט יכול לפרוץ דרכו יותר. אבל חברות כמו שלו מוצאות תחומים חדשים לשיפור על ידי שינוי המערכת כולה.

"דמיין את הסוג הקטן ביותר של רשת - שני נתבי סיסקו וחוט ביניהם", אומר ואן דר ברגן. "מה שכל הלוויינים עושים זה לספק חוט בין שתי תיבות... אנחנו נעביר את כל הסט של שלוש לחלל."

LeoSat מתכננת לפרוס 78 לוויינים, כל אחד בגודל של שולחן אוכל גדול ומשקלו כ-1200 ק"ג. נבנה על ידי Iridium, הם מצוידים בארבעה פאנלים סולאריים וארבעה לייזרים (אחד בכל פינה) לחיבור לשכנים. זה הקשר שאן דר ברגן מחשיב כחשוב ביותר. מבחינה היסטורית, לוויינים שיקפו את האות בצורת V מתחנת קרקע אל הלוויין ולאחר מכן אל המקלט. מכיוון שלווייני LEO נמוכים יותר, הם לא יכולים להקרין כל כך רחוק, אבל הם יכולים להעביר נתונים ביניהם במהירות רבה.

כדי להבין איך זה עובד, כדאי לחשוב על האינטרנט כעל משהו שיש לו ישות פיזית ממשית. זה לא רק נתונים, זה המקום שבו הנתונים האלה חיים ואיך הם זזים. האינטרנט לא מאוחסן במקום אחד, יש שרתים בכל העולם שמכילים חלק מהמידע, וכשאתם ניגשים אליהם, המחשב שלכם לוקח את הנתונים מה הקרוב ביותר שיש בו את מה שאתם מחפשים. איפה זה חשוב? כמה זה משנה? אור (מידע) נע בחלל כמעט פי שניים מהר יותר מאשר בסיבים. וכאשר אתה מפעיל חיבור סיבים סביב כוכב לכת, הוא צריך ללכת בנתיב עוקף מצומת לצומת, עם עקיפות סביב הרים ויבשות. לאינטרנט לווייני אין את החסרונות הללו, וכאשר מקור הנתונים רחוק, למרות הוספת כמה אלפי מיילים של מרחק אנכי, ההשהיה עם LEO תהיה פחותה מהשהייה עם אינטרנט בסיבים אופטיים. לדוגמה, ה-ping מלונדון לסינגפור יכול להיות 112 ms במקום 186, מה שישפר משמעותית את הקישוריות.

כך מתאר ואן דר ברגן את המשימה: תעשייה שלמה יכולה להיחשב לפיתוח של רשת מבוזרת שאינה שונה מהאינטרנט בכללותו, רק בחלל. השהיה ומהירות שניהם משחקים תפקיד.

בעוד שהטכנולוגיה של חברה אחת עשויה להיות עדיפה, זה לא משחק סכום אפס ולא יהיו מנצחים או מפסידים. רבות מהחברות הללו מכוונות לשווקים שונים ואף עוזרות זו לזו להשיג את התוצאות שהן רוצות. עבור חלק זה ספינות, מטוסים או בסיסים צבאיים; עבור אחרים זה צרכנים כפריים או מדינות מתפתחות. אבל בסופו של דבר, לחברות יש מטרה משותפת: ליצור את האינטרנט היכן שאין, או היכן שאין מספיק ממנו, ולעשות זאת בעלות נמוכה מספיק כדי לתמוך במודל העסקי שלהן.

"אנחנו חושבים שזו לא באמת טכנולוגיה מתחרה. אנו מאמינים שבמובן מסוים יש צורך בטכנולוגיות LEO ו-GEO", אומר קוק מ-HughesNet. "עבור סוגים מסוימים של יישומים, כמו הזרמת וידאו למשל, מערכת GEO מאוד מאוד חסכונית. עם זאת, אם אתה רוצה להפעיל אפליקציות שדורשות חביון נמוך... LEO היא הדרך ללכת."

למעשה, HughesNet משתפת פעולה עם OneWeb כדי לספק טכנולוגיית שער המנהלת את התעבורה ומקיימת אינטראקציה עם המערכת דרך האינטרנט.

אולי שמתם לב שהקונסטלציה המוצעת של LeoSat קטנה כמעט פי 10 מזו של SpaceX. זה בסדר, אומר ואן דר ברגן, כי LeoSat מתכוון לשרת לקוחות תאגידיים וממשלתיים ותכסה רק כמה תחומים ספציפיים. O3b מוכרת אינטרנט לספינות שייט, כולל Royal Caribbean, ומשותפת עם ספקי תקשורת בסמואה האמריקאית ובאיי שלמה, שם יש מחסור בחיבורים קוויים מהירים.

סטארטאפ קטן מטורונטו בשם Kepler Communications משתמש ב-CubeSats זעיר (בערך בגודל של כיכר לחם) כדי לספק גישה לרשת ללקוחות עתירי חביון, 5GB של נתונים או יותר ניתן להשיג בפרק זמן של 10 דקות, הרלוונטי עבור Polar חקר, מדע, תעשייה ותיירות. לכן, בעת התקנת אנטנה קטנה, המהירות תהיה עד 20 Mbit/s להעלאה ועד 50 Mbit/s להורדה, אבל אם אתה משתמש ב"צלחת" גדולה אז המהירויות יהיו גבוהות יותר - 120 Mbit/ s להעלאה ו-150 Mbit/s לקבלה. לדברי Baldrige, הצמיחה החזקה של Viasat נובעת מאספקת אינטרנט לחברות תעופה מסחריות; הם חתמו על הסכמים עם יונייטד, JetBlue ואמריקן, כמו גם Qantas, SAS ואחרות.

כיצד, אם כן, יגשר המודל המסחרי מונע הרווח על הפער הדיגיטלי ויביא את האינטרנט למדינות מתפתחות ולאוכלוסיות מוחלשות שאולי לא יוכלו לשלם עבורו כל כך הרבה ומוכנות לשלם פחות? זה יתאפשר הודות לפורמט המערכת. מכיוון שהלוויינים הבודדים של קבוצת הכוכבים LEO (מסלול כדור הארץ הנמוך) נמצאים בתנועה מתמדת, הם צריכים להיות מופצים באופן שווה סביב כדור הארץ, מה שגורם להם לכסות מדי פעם אזורים שבהם אף אחד לא חי או שהאוכלוסייה די ענייה. לפיכך, כל מרווח שניתן לקבל מאזורים אלה יהיה רווח.

"הניחוש שלי הוא שיהיו להם מחירי חיבור שונים למדינות שונות, וזה יאפשר להם להפוך את האינטרנט לזמין בכל מקום, גם אם זה אזור עני מאוד", אומר Press. "ברגע שיש קונסטלציה של לוויינים, אז העלות שלה כבר קבועה, ואם הלוויין נמצא מעל קובה ואף אחד לא משתמש בו, אז כל הכנסה שהם יכולים לקבל מקובה היא שולית וחינמית (לא דורשת השקעה נוספת)".

הכניסה לשוק הצרכני ההמוני יכולה להיות די קשה. למעשה, חלק ניכר מההצלחה שהשיגה התעשייה הגיעה מאספקת אינטרנט בעלות גבוהה לממשלות ועסקים. אבל SpaceX ו-OneWeb בפרט מכוונות למנויים פשוטים בתוכניות העסקיות שלהם.

לדברי Sachdev, חווית משתמש תהיה חשובה לשוק הזה. עליך לכסות את כדור הארץ במערכת קלה לשימוש, יעילה וחסכונית. "אבל זה לבד לא מספיק", אומר סחדב. "אתה צריך מספיק קיבולת, ולפני כן, אתה צריך להבטיח מחירים נוחים עבור ציוד הלקוח."

מי אחראי לרגולציה?

שתי הבעיות הגדולות ש-SpaceX היה צריך לפתור עם ה-FCC היו האופן שבו יוקצה ספקטרום התקשורת הלוויין הקיים (ובעתיד) וכיצד למנוע פסולת חלל. השאלה הראשונה היא באחריות ה-FCC, אבל השנייה נראית מתאימה יותר לנאס"א או למשרד ההגנה האמריקאי. שניהם מנטרים עצמים הסובבים כדי למנוע התנגשויות, אבל גם לא רגולטור.

"באמת שאין מדיניות מתואמת טובה לגבי מה עלינו לעשות בנוגע לפסולת החלל", אומר מנצ'סטר של סטנפורד. "כרגע, האנשים האלה לא מתקשרים זה עם זה ביעילות, ואין מדיניות עקבית".

הבעיה מסובכת עוד יותר מכיוון שלווייני LEO עוברים במדינות רבות. איגוד התקשורת הבינלאומי ממלא תפקיד דומה ל-FCC, בהקצאת ספקטרום, אך כדי לפעול בתוך מדינה, חברה חייבת לקבל אישור מאותה מדינה. לפיכך, לווייני LEO חייבים להיות מסוגלים לשנות את הפסים הספקטרליים שבהם הם משתמשים בהתאם למדינה שבה הם ממוקמים.

"האם אתה באמת רוצה של-SpaceX יהיה מונופול על קישוריות באזור הזה?", שואל העיתונות. "יש צורך להסדיר את פעילותם, ולמי יש את הזכות לעשות זאת? הם על-לאומיים. ל-FCC אין סמכות שיפוט במדינות אחרות".

עם זאת, זה לא הופך את ה-FCC חסר אונים. בסוף השנה שעברה, סטארט-אפ קטן מעמק הסיליקון בשם Swarm Technologies נדחה אישור לשגר ארבעה אבות טיפוס של לווייני תקשורת LEO, כל אחד קטן מספר כריכה רכה. ההתנגדות העיקרית של ה-FCC הייתה שהלוויינים הזעירים עלולים להיות קשים מדי למעקב ולכן בלתי צפויים ומסוכנים.

Swarm השגר אותם בכל מקרה. חברת סיאטל המספקת שירותי שיגור לוויינים שלחה אותם להודו, שם הם רכבו על רקטה הנושאת עשרות לוויינים גדולים יותר, כך דיווח IEEE Spectrum. ה-FCC גילה זאת וקנס את החברה ב-900 דולר, שישולם על פני 000 שנים, וכעת הבקשה של Swarm לארבעה לוויינים גדולים יותר נמצאת בבלבול מכיוון שהחברה פועלת בסתר. עם זאת, לפני מספר ימים הופיעו ידיעות כי התקבל אישור ו עבור 150 לוויינים קטנים. בכלל, כסף ויכולת משא ומתן היו הפתרון. משקל הלוויינים הוא בין 310 ל-450 גרם, כיום ישנם 7 לוויינים במסלול, והרשת המלאה תיפרס באמצע 2020. מהדוח האחרון עולה כי בחברה כבר הושקעו כ-25 מיליון דולר, מה שפותח גישה לשוק לא רק עבור תאגידים גלובליים.

עבור חברות אחרות של אינטרנט לווייני עתידיות וחברות קיימות שבוחנות טריקים חדשים, ארבע עד שמונה השנים הבאות יהיו קריטיות בקביעה אם יש ביקוש לטכנולוגיה שלהן כאן ועכשיו, או שמא נראה את ההיסטוריה חוזרת על עצמה עם Teledesic ואירידיום. אבל מה קורה אחרי? מאדים, לפי מאסק, המטרה שלו היא להשתמש ב-Starlink כדי לספק הכנסות לחקר מאדים, כמו גם לערוך בדיקה.

"נוכל להשתמש באותה מערכת כדי ליצור רשת על מאדים", אמר לצוות שלו. "מאדים יזדקק גם למערכת תקשורת גלובלית, ואין קווים או חוטים או משהו".

כמה מודעות 🙂

תודה שנשארת איתנו. האם אתה אוהב את המאמרים שלנו? רוצים לראות עוד תוכן מעניין? תמכו בנו על ידי ביצוע הזמנה או המלצה לחברים, 30% הנחה למשתמשי Habr על אנלוגי ייחודי של שרתים ברמת הכניסה, שהומצא על ידינו עבורכם: כל האמת על VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 ליבות) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps החל מ-$20 או איך לשתף שרת? (זמין עם RAID1 ו-RAID10, עד 24 ליבות ועד 40GB DDR4).

Dell R730xd זול פי 2? רק כאן 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV החל מ-$199 בהולנד! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - החל מ-$99! לקרוא על כיצד לבנות תשתיות קורפ. מחלקה עם שימוש בשרתי Dell R730xd E5-2650 v4 בשווי 9000 יורו עבור אגורה?

מקור: www.habr.com