Аннотация:
Sceye, американская компания, производящая высотные платформы, недавно завершила революционное испытание связи. Беспилотный высотный дирижабль вылетел из Нью-Мексико, США, перелетел через Тихий океан в Японию и предоставил услуги мобильной связи обычным смартфонам в стратосфере на высоте примерно 16,5–17 километров над землей. Во время теста пользователи могут отправлять текстовые сообщения, совершать звонки, выходить в Интернет и смотреть видео через эту «воздушную базовую станцию», расположенную на высоте 10 000 метров над землей, не меняя свои мобильные телефоны и не устанавливая специальное оборудование.
Миссия под названием Service Test 1 (ST1) стартовала 9 августа из района Розуэлла, штат Нью-Мексико. Дирижабль прибыл в Японию 13 дней спустя, проработал в воздушном пространстве Японии более 7 дней, а затем вернулся в США. Весь путь туда и обратно составил около 30 000 километров. Сей сказал, что эта миссия является первым визитом компании в Азию для проведения реальных испытаний связи, а также важным шагом в продвижении коммерциализации системы высотной платформы (HAPS).
Сейе использует не самолет в традиционном понимании, а беспилотный дирижабль, взлет которого зависит от плавучести. Он оснащен системой связи SceyeCELL, которая эквивалентна базовой станции мобильной связи, размещенной в стратосфере. Дирижабль питается от солнечной энергии и аккумуляторов, может длительное время находиться в стратосфере и формировать управляемую зону покрытия связи с землей посредством антенной решетки.
В ходе этого японского теста компания SceyeCELL предоставляла услуги обычным мобильным телефонам через базовую сеть мобильной связи японского SoftBank. Тестеры использовали немодифицированные мобильные телефоны для отправки текстовых сообщений, голосовых вызовов, доступа в Интернет и воспроизведения видео. Тестовые сцены включали не только уличные сцены, но также под деревьями и в помещении. Это означает, что с точки зрения терминального оборудования пользователям не нужно приобретать так называемые «спутниковые мобильные телефоны» или дополнительные терминалы связи.
Сейе сообщил, что во время испытаний дирижабль летел на высоте примерно от 16,5 до 17 километров, что эквивалентно 54 000–56 000 футов, что намного превышает крейсерскую высоту большинства самолетов гражданской авиации. Дирижабль способен сохранять относительно стабильное положение в заданной зоне с минимальным радиусом пребывания около 5 километров во время испытания.
Эта технология называется HAPS, или система высотной платформы. Он расположен между традиционными наземными сетями связи и спутниковой связью. Наземные базовые станции обладают преимуществами большой емкости и низкой задержки, но в районах с малонаселенностью, сложным рельефом или высокими затратами на строительство инфраструктуры прокладывать большое количество базовых станций нерентабельно; Спутники могут покрывать очень большую территорию, но находятся очень далеко от земли, поэтому существуют ограничения с точки зрения пропускной способности, задержки и энергопотребления терминала.
Сейе надеется использовать свое стратосферное расположение, чтобы заполнить пробел между этими двумя методами связи. По оценкам компании, полностью развернутая платформа Sceye HAPS может покрыть территорию, эквивалентную примерно 500 наземным базовым станциям. Однако Сейе подчеркнул, что это число представляет собой покрытие, а не пропускную способность сети, и его нельзя понимать как количество пользователей, которое дирижабль может одновременно обслуживать 500 базовыми станциями. На фактическую пропускную способность сети по-прежнему влияют такие факторы, как доступный спектр, транзитные каналы и количество одновременных онлайн-пользователей.
Есть еще одна техническая деталь, которая заслуживает особого внимания в этом тесте: Скей не только отправил антенну связи в стратосферу, но и разместил на дирижабле часть «ядра» сети мобильной связи и серверов.
При традиционных методах связи данные мобильного телефона обычно проходят через беспроводную сеть, а затем подключаются к удаленному центру обработки данных или интернет-серверу через наземную сеть. В этом тесте Sceye и SoftBank развернули серверы и некоторые основные функции мобильной сети непосредственно на дирижабле, чтобы данные можно было частично обрабатывать на высотной платформе, а затем возвращать непосредственно на мобильный телефон пользователя.
Данные, опубликованные Sceye, показывают, что этот метод периферийных вычислений обеспечивает среднее время отклика 68 миллисекунд. По сравнению с обработкой через удаленную интернет-инфраструктуру задержка сокращается более чем на 40%. Компания считает, что этот подход особенно ценен для будущих приложений, таких как вычисления с использованием искусственного интеллекта, связь в реальном времени и дроны.
В ходе этой миссии также проверялись средства связи для предупреждения о стихийных бедствиях и возможности связи дронов. Сей считает, что HAPS может не только дополнять традиционные сети мобильной связи, но и быстро обеспечивать временное покрытие связи, когда землетрясения, наводнения, лесные пожары и другие стихийные бедствия наносят ущерб наземной инфраструктуре связи.
Сейе надеется, что по сравнению с традиционными спутниками HAPS станет «средним слоем», расположенным ближе к земле. Долгосрочная цель компании — сформировать трехмерную сеть связи с наземными базовыми станциями, стратосферными платформами и спутниками. В рамках этой архитектуры наземная сеть в основном отвечает за районы с высокой плотностью населения, HAPS отвечает за районы, где сложно построить наземные базовые станции, но все еще есть много пользователей, а спутники продолжают выполнять задачу покрытия сверхбольшого радиуса действия и чрезвычайно удаленных территорий.
В ходе этого испытания также впервые были проведены эксперименты, связанные с лазерной связью. Японский SoftBank, Университет Хитоцубаши и Национальный институт полярных исследований Японии обстреляли дирижабль лазерными импульсами. Дирижабль оснащен отражателем, разработанным исследовательским институтом, и продолжает возвращать отраженный свет обратно на землю. Исследователи надеются использовать эти данные для дальнейшего изучения того, как стратосферные платформы и спутники могут быть связаны оптическими линиями связи в будущем.
Если в будущем HAPS можно будет подключить к спутникам с помощью лазеров, данные можно будет передавать на высокой скорости между спутниками и стратосферными платформами, а затем напрямую отправлять с дирижаблей, находящихся ближе к земле, на обычные мобильные телефоны. Сей предполагает использовать лазеры для высокоскоростной передачи данных в ясную погоду и переключаться на радиосвязь, когда погодные условия, такие как облачность, влияют на оптическую связь.
Конечно, Sceye — не единственная компания, разрабатывающая технологию связи HAPS. AALTO, дочерняя компания Airbus, разрабатывает солнечно-электрический высотный беспилотник Zephyr, AeroVironment и SoftBank также разрабатывают платформу летающего крыла Sunglider, работающую на солнечной энергии, а британская Stratosphere Platforms тестирует высотную платформу с водородным двигателем.
Главным преимуществом использования конструкции дирижабля компанией Sceye является его грузоподъемность. По сравнению с высотными дронами, которые создают подъемную силу с помощью крыльев, плавучие дирижабли теоретически могут нести более крупные антенные решетки и больше оборудования связи. Поэтому Сей надеется превратить высотные дирижабли в коммуникационную инфраструктуру, которая сможет существовать в течение длительного времени и охватывать большую территорию.
В настоящее время Sceye не объявила конкретные тарифы, покрытие и емкость пользователей конечной коммерческой услуги, а также не провела полного сравнения стоимости с существующими услугами спутникового Интернета, такими как Starlink. Однако SoftBank заявил, что надеется постепенно продвигать коммерческие услуги HAPS в Японии, начиная с 2027 года.
Если последующая коммерциализация пройдет гладко, пользователям, возможно, не придется знать, подключены ли они к наземной базовой станции, спутнику или стратосферному дирижаблю в будущем. Мобильные телефоны по-прежнему используют обычные методы сотовой связи, а в районах, где традиционные базовые станции трудно покрыть, беспилотный дирижабль на высоте более десяти километров над землей может стать временной или долгосрочной «воздушной базовой станцией».
С точки зрения пути развития инфраструктуры связи реальное значение HAPS заключается не в замене наземных базовых станций или спутников, а в добавлении нового сетевого уровня между землей и космосом. Для отдаленных районов, морских маршрутов, зон стихийных бедствий и территорий, где необходимо быстро восстановить связь, такая платформа связи, которая может оставаться в стратосфере в течение длительного времени, одновременно напрямую обслуживая обычные мобильные телефоны, может стать важной частью будущих неземных сетей.
Комментарии