Низкоорбитальный интернет

Привет всем космическим энтузиастам! Сегодня я решил немного поразмышлять про интернет от SpaceX и Ко.

Сначала расскажу о том, что же планируется в ближайшие годы: запуск большого количества (до 12 000) малых космических аппаратов (массой до 400 кг) на низкие орбиты (до 1200 км). Эти аппараты будут работать по принципу mesh-сети. Mesh-сеть — это когда спутники объединят в ячейки, в которой каждый аппарат может перенаправлять данные другим спутникам. За счёт этого достигается отказоустойчивость и динамическая маршрутизация между узлами. Между спутниками организуют лазерную связь на частоте 10 ТГц.

Это не новый принцип, он давно известен военным, такие сети развёртывали на поле боя. Также mesh-сеть вы можете найти в Москве сеть «c2_free» — Wi-Fi mesh-сеть, которая даёт доступ в Интернет.

Спутники смотрятся немного круче, чем просто Wi-Fi, хотя принцип будет тот же, правда, ловить интернет напрямую со спутника с помощью смартфона вы не сможете. Придётся докупить абонентское оборудование – фазированную антенную решётку (ФАР) размером с коробку для пиццы за 100-300 долларов. По крайней мере, так это описал сам Маск. А уже потом раздавать с этого устройства Wi-Fi.

Почему ФАР? Всё просто — направленные антенны обычно нацелены на геостационарные спутники, эти спутники всё время висят в одной точке на небе, один раз навёл антенну и забыл. Тут же такого не выйдет, придётся каждый раз ловить спутник (т.е. это не геостационарные спутники, они будут достаточно быстро перемещаться по небу). ФАР решает эту задачу. Перемещение луча (электронное сканирование) или изменение диаграммы направленности антенной решётки решается программным методом, без механического поворота. Вы кладёте её на крышу или на землю и у вас есть интернет.

Скорость скачивания (и скорость отправки) обещает быть очень хорошей (даже по сравнению с наземными провайдерами), около 500 Мбит/c, в перспективе до 2,5 Гбит/c. Существующий спутниковый интернет в идеале может дать до 100 Мбит/c за бешеные деньги. И, я так понимаю, речь идёт именно о скорости работы на один пользовательский терминал.

Пример приёмо-передающего абоненсткого устройства от компании OneWeb, у SpaceX будет нечто похожее.

Раздаёт 3G, LTE, Wi-Fi

Высокая скорость будет достигаться и за счёт ячеистой структуры созвездия спутников. Спутники могут перегруппировывать трафик таким образом, чтобы в наиболее загруженном районе больше спутников обслуживали клиентов, просто перенаправляя туда лучи (скорее всего, будет именно так). Кстати, за высокоскоростной интернет будут, в основном, отвечать, низкоорбитальные 7500 аппаратов, работающие в V-диапазоне (на частотах 40-75 ГГц), находящиеся на высотах около 320 км. А те спутники, орбита которых находится выше (на ~1100 км) – за доступность интернета на большей территории. (см. картинку ниже)

Зелёный овал — зона охвата одного спутника с высоты в 1100 км (отвечат за доступность интернета на большой территории), голубые — зоны охвата спутников на низких орбитах (340 км) – отвечают за высокую скорость.

Будут работать совместно (см. картинку ниже)

Спутники на обеих высотах смогут взаимодействовать так, чтобы обеспечивать максимально гибкую емкость канала связи на местности. Например, два спутника на разных орбитах смогут разделять между собой участки поверхности, чтобы повысить пропускную способность. (см. картинки ниже)

Схема работы спутников и зона покрытия на 1100 км и на 340 км

Ping (задержка сигнала, пинг) – важная характеристика для любителей поиграть в шутеры, как заверяют в SpaceX, он будет не выше 25 мс. Если у вас кабельный интернет, то пинг у вас крупных интернет-сервисов находится в районе 5-10 мс.

Wi-Fi повышает пинг, поэтому геймеры выбирают кабель. Соответственно, 25 мс — это теоретический пинг до оборудования, а вот до вашего устройства по Wi-Fi уже будет все 50… Естественно, всё зависит от того, где конкретно будут расположены дата-центры и наземные станции приёма и передачи информации на спутники. Ведь как-то “интернет на спутнике должен появляться»?:) Он будет поступать с наземных станций. Если в США 25 мс пинга ещё достижимо, т.к. и сервера будут располагаться там же, то в РФ, если базовых станций в Европе или в Азии не будет – естественно, нет. Ведь сигналу, идущему даже по лазерному линку через низкоорбитальные спутники, придётся преодолевать несколько тысяч километров в обе стороны, и меньше 100 мс с США вряд ли удастся достигнуть.

Ещё одна немаловажная деталь — это региональные ограничения по контенту. Часто можно увидеть надпись на Youtube о том, что этот ролик заблокирован к показу в вашей стране… К этому прибавляется и цензура в Сети. Как будут решать эти проблемы – пока не очень ясно. Скорее всего, каждая страна поставит свои базовые станции и выступит реальным провайдером, а SpaceX – лишь посредником (но нужно ли это SpaceX?). В этом нет особой проблемы, каждый провайдер сможет поставить у себя наземную станцию приёма и передачи информации и спокойно обслуживать абонентов в своей стране, там же будет стоять и СОРМ. Либо что-то конкретно изменится в мире, в цифровых правах и наконец-то интернет станет свободным от цензуры:), но думаю, что первый вариант.

Полностью запрещать или глушить, конечно же, никто не будет, всё-таки мы не варвары и признаём технологии. Дело же не в том, что через вражеский интернет будет «доступна правда», а в том, что наземные провайдеры будут терять деньги при переходе абонентов на интернет небесный. Именно эта, по моему мнению, причина и является главной в попытках борьбы с интернетом от SpaceX или OneWeb. России придётся создавать либо совместные предприятия, либо ставить базовые станции на территории РФ и заниматься выпуском оборудования.

Не совсем ясно, как будет обстоять дело с возможностью организации сервера и подключения его к интернету от SpaceX, таким образом, каждый обладатель терминала от SpaceX мог бы открыть сайт и сделать его доступным в mesh-сети, минуя обычный Интернет, практически p2p. Если такое будет возможно, то тогда цензура ничего не сможет поделать, информация будет доступна людям напрямую. Тут, скорее всего, введут какие-то ограничения. Например, будет невозможно достучаться напрямую до абонентского терминала, а только через SpaceX. Или будет работать вариант с региональными базовыми станциями.

И, кстати, а почему бы не вынести этот сервер в космос? Действительно, такая идея тоже реализовывается. Например, компаний Kepler Communications планирует вывести в космос мини-сервера с большим дисковым пространством для хранения данных, получаемых ДЗЗ и т.п. и передачи этих данных на Землю, минуя посредников на земле. Если такую систему подключить к SpaceX – мы просто перенесём весь интернет в космос, там будут и дата-центры, и сервисы и глобальный независимый от земного интернета! Только представьте!

Проблема космического мусора беспокоит многих, но SpaceX и другие компании будут решать эту задачу.

Низкоорбитальные спутники будут сводиться с орбиты и сгорать в атмосфере до выхода из строя, по завершению срока эксплуатации. Аппарат будет разворачиваться, включать ионный двигатель и максимально тормозиться

P.S. Я работал в поддержке спутникового провайдера и представляю, что такое пинг 600 мс… Это очень долго. Если Маск или кто-то другой сделает пинг хотя бы 60 мс в любой точке планеты – то это будет просто сказка!

Игорь Тирский