Контакт с космосом: как спутниковая связь обеспечит быстрым интернетом всех жителей Земли
В конце мая произошло историческое событие, оно приблизило жителей планеты к высокоскоростному спутниковому интернету. Компания SpaceX завершила первый этап первой фазы миссии Starlink 28. На низкую околоземную орбиту вывели последние 60 спутников для полного заполнения ближайшего к Земле слоя. Дальше они планируют запустить еще несколько тысяч аппаратов на более дальние расстояния. Все это для того, чтобы обеспечить доступ к спутниковой связи из любой точки планеты. О том, что такое спутниковая связь и как она изменит жизнь каждого жителя планеты, рассказывает директор по информационным технологиям Yota Андрей Жикин.
Соты против спутника
Сначала разберемся, как устроена сотовая связь. Представьте работу телефонисток: они получали звонок, узнавали номер для соединения, находили нужное гнездо на коммутаторе и, если оно не занято, соединяли проводом два гнезда, соответствующие номерам собеседников. Сотовая связь работает по той же схеме, но вместо приветливых девушек — базовые станции. Они принимают сигнал с устройства, выясняют, куда его нужно направить, находят ближайшую к этому месту станцию. Там контроллер выделяет свободный канал для связи. Если станция перегружена, установить соединение не получится. Многие сталкивались с такой ситуацией в новогоднюю ночь: тысячи пользователей одновременно звонят близким и «занимают» все каналы базовых станций.
У каждой базовой станции есть ограниченная зона покрытия. Чтобы сигнал не прерывался, эти зоны должны пересекаться. Поэтому территории, где обслуживают абонентов, делят на шестиугольные ячейки, похожие на соты. В каждый угол помещают базовую станцию и соединяют с центральной оптико-волоконным кабелем.
Прокладывание кабелей и строительство вышек — главные проблемы сотовой связи. В труднодоступных зонах устанавливать оборудование неудобно и часто невыгодно. Поэтому во многих местах Земли до сих пор нет сотовой связи. В России с ее огромной территорией вопрос цифрового неравенства очень важен: в 2014 году вышло постановление правительства о том, что универсальные услуги связи нужно предоставлять даже малонаселенным пунктам.
Спутниковая связь решает эту проблему. Спутник получает сигнал с наземной станции и транслирует его на другие объекты в зоне покрытия. Радиус действия спутников больше, чем у базовых станций, а в космосе можно расположить устройства в любой точке — даже над океанами или районами вечной мерзлоты. Глобальная спутниковая сеть (чем и занимается Starlink) — лучшая возможность обеспечить связь на всей территории Земли.
Но и здесь есть сложности. Сигнал со спутников пока не очень стабилен, а для высокого качества связи нужно использовать не только большие антенны, но и довольно сложные устройства для подавления шумов и помех. На спутниковую связь сильнее, чем на сотовую, влияет погода и эффекты в атмосфере. Кроме того, сотовую связь удобнее использовать в пути. Спутники требуют установки стационарного оборудования для приема сигнала, и хотя в Starlink обещают разработать мобильную систему передачи и приема сигнала, неизвестно, насколько хорошо она себя покажет при передвижениях пользователя на поезде или в метро.
Рынок спутниковой связи растет во всем мире. Лидирует Starlink
Рынок спутниковой связи в России постоянно растет. 2020 год не стал исключением: по сравнению с 2019 годом рост составил 9%. Главные компании, которые занимаются спутниковым интернетом — это konnect, «Газпром космические системы» и РТКомм. В 2021 году может появиться еще одна серьезная компания. Россия приступит к развертыванию спутниковой группировки в рамках программы глобальной связи «Сфера». Для этого планируют объединить спутниковую навигационную систему ГЛОНАСС, системы дистанционного зондирования Земли, спутниковые системы связи «Экспресс-РВ» и «Гонец». Проект хотят запустить к 2030 году.
Глобальные операторы тоже показывают в России хорошие результаты. Компания Iridium — пока единственный спутниковый оператор со 100% покрытием на Земле — обслуживает больше 6 тыс. пользователей и 79 тыс. IoT-устройств.
Завершение миссии Starlink 28, скорее всего, еще больше простимулирует рост рынка спутниковой связи и изменит распределение сил. Сейчас многие операторы работают только на ограниченной территории — например, только в одной стране — и предоставляют специализированные услуги (обслуживают промышленный IoT). Система Starlink обеспечит спутниковую связь на всей территории Земли для всех потребителей. С компанией Илона Маска может соперничать Iridium, но, учитывая масштабы проектов, скорее всего, Starlink выйдет в лидеры. В группировке Iridium работает всего 82 аппарата, а первый «слой» системы Starlink насчитывает 1 635 спутников. А с увеличением числа ретрансляторов растет качество и стабильность связи.
https://www.youtube.com/watch?v=pgysWWwESfU
Области применения: слежка за редкими животными, доставка вакцины и интернет в суровом климате
Плюсы спутниковой связи можно оценить уже сейчас. Ее, например, применяют для освоения труднодоступных зон, таких как Арктика. Это важный для экономики страны регион, где есть месторождения угля, нефти, газа, алмазов и руд. Новая инфраструктура поможет в исследовании региона и работе предприятий. Помимо этого, в арктической зоне есть много удаленных друг от друга и от крупных городов населенных пунктов, жители которых не могут даже вызвать помощь. Из-за суровых климатических условий построить станции и провести кабели там нельзя. Поэтому спутники — единственный доступный вариант.
Спутниковую связь активно применяют в промышленном IoT. Часто передача данных осуществляется из удаленных регионов, где, к примеру, происходит добыча полезных ископаемых. Доставлять и получать информацию из таких зон можно только с помощью спутников. Из-за развития сервисов машинного взаимодействия нужно обмениваться сигналами очень быстро. Иногда информация передается с одного дрона на другой или отправляется на борт корабля в открытом море. В таких случаях использовать физические кабели невозможно.
Примеры использования спутниковой связи можно найти в экологии. В природоохранных заповедниках применяют трекер-ошейники для отслежививания животных, выпущенных в естественную среду. British Petroleum с помощью дронов Flylogix и спутниковой связи собирает данные о загрязнении побережий метаном. Потенциально спутники помогут искать очаги возгорания лесных пожаров и восстанавливать связь после стихийных бедствий.
Спутниковая связь помогает бороться с распространением COVID-19. Не так давно Iridium объединился со Swoop Aero для доставки вакцины в отдаленные уголки мира. Системы Iridium позволяют контролировать местоположение и состояние упаковок с препаратом.
Будущее спутниковой связи: полтора миллиарда человек, подключенных к сети, и интернет в отдаленных регионах Земли
Спутниковая связь только набирает обороты. Добывающие предприятия смогут наладить удаленную коммуникацию между разными площадками и офисами. Специалистам не придется выезжать на точку в случае поломки или при необходимости провести инструктаж для новой бригады специалистов. Все консультации могут проходить по видео.
То же самое касается бизнеса: где бы ни находилось производство или склад, все этапы работы с продукцией отслеживаются с помощью IoT-инструментов в режиме реального времени. Внедрение удаленного видеонаблюдения для контроля за работой предприятий станет гораздо доступнее. Наконец, спутники помогут вести бизнес в труднодоступных регионах. При этом спутниковая система способна передавать данные быстрее, чем сотовая. Сейчас главный вопрос в том, чтобы наладить взаимодействие между аппаратами и обеспечить соединение без помех.
Спутниковая связь — главный инструмент борьбы с цифровым неравенством. Сегодня у 60% населения планеты нет доступа к высокоскоростному интернету, а 1,6 млрд человек не могут воспользоваться мобильной сетью. Благодаря спутникам интернет и мобильная связь на Земли станут безграничными.
Но это не означает, что мы наблюдаем закат сотовой эпохи. Спутниковая связь пока менее стабильна, прогнозируема и доступна. Сотовые операторы тоже постоянно растут, развиваются и предлагают все более выгодные и удобные решения. Поэтому в будущем у пользователей будет в два раза больше возможностей, а тип связи, скорее всего, клиенты будут выбирать под конкретную задачу.
Кроме того, космический сегмент, возможно, интегрируют с другими технологиями для расширения возможностей стандарта 5G. Спутники можно использовать для создания гибридной конфигурации. Они будут состоять из широковещательной и широкополосной инфраструктур, обеспечивающих услуги 5G для пользователей. В результате удастся добиться всеобщей связи «всего, всегда и везде».