Когда ждать глобальный беспроводной интернет

Над созданием новой инфраструктуры для беспроводной связи трудятся SpaceX, Google, Facebook и другие компании. Разработчикам предстоит не только решить сложные инженерные задачи по перемещению интернета в стратосферу или на орбиту, но и разобраться с космическим мусором, выдержать конкуренцию и договориться с политиками и антимонопольной службой

Все больше людей пользуется мобильным интернетом. Уже сегодня можно оставаться онлайн в дороге или на природе с помощью 4G, а в ближайшие годы новое поколение мобильных сетей даст существенный прирост в скорости.

Нередко в сельской местности мобильный интернет — единственный выход, так как провайдерам невыгодно прокладывать проводное соединение в малонаселенные районы.

Но далеко не все регионы обеспечены достаточным количеством мобильных вышек — где-то по экономическим причинам, а где-то из-за особенностей географии. Жители некоторых развивающихся стран не имеют постоянного доступа к интернету, а в открытом море или высоко в горах можно надеяться только на спутниковую связь.

Однако пока что спутниковый интернет — довольно дорогое удовольствие и является больше корпоративным решением. Причина высокой цены — в ограниченном количестве спутников, небольшом спросе на услуги и дорогих технологиях.

Спутники, используемые в современных системах, находятся на высоких орбитах, за счет чего способны обеспечивать связью большие площади: всего несколько аппаратов способны покрыть целое полушарие.

Сразу несколько технологических компаний занимаются разработкой нового глобального решения, которое будет основано на небольших низкоорбитальных спутниках, объединенных в одну сеть. Другие проекты используют вместо спутников стратостаты или беспилотники. Эти разработки нацелены на то, чтобы обеспечить беспроводным интернетом всю (или почти всю) Землю.

Существующие проекты

Starlink

Один из самых известных проектов в этой области — Starlink, принадлежащий компании SpaceX. Почти 12 тысяч микроспутников, объединенных в общую сеть, будут раздавать интернет, вращаясь на низких орбитах.

Впервые компания анонсировала проект в 2015 году и изначально рассчитывала вывести 4425 спутников на высоту от 1110 до 1325 км. В 2017 году было решено запустить еще 7518 спутников — на еще более низкие орбиты от 335 до 346 км.

Вся система будет построена по одноранговому принципу, то есть каждый узел сети (спутник) одновременно будет выполнять роль сервера, распределяющего нагрузку, и клиента, который обращается к другим узлам.

За счет распределенного принципа работы инженеры планируют существенно снизить задержку сигнала. При этом сигнал распределяется более равномерно, чем в 4G-сетях, в которых на качество связи могут влиять удаленность от вышки и неровности рельефа.

Ожидается, что между собой спутники будут передавать сигнал с помощью лазера.

SpaceX уже запустила первые тестовые спутники в феврале 2018 года.

Источниками дохода проекта станут деньги пользователей и реклама. Также SpaceX будет брать плату за размещение на своих спутниках научных приборов. Кроме того, Google уже инвестировала в проект $1 млрд.

Вероятно, часть прибыли от проекта Илон Маск намерен направить на свою программу по колонизации Марса.

OneWeb

OneWeb — это британский консорциум, который развивается при поддержке Ричарда Брэнсона и компании Qualcomm. В изначальных планах OneWeb было вывести 648 телекоммуникационных спутников на орбиту высотой 1200 километров. В 2017 году компания получила разрешение Федеральной комиссии по связи США на вывод еще 1972 спутников.

Как и SpaceX, компания намерена покрыть интернет-соединением большую часть планеты.

Первые спутники OneWeb должны были попасть на орбиту еще в в конце 2017 года, а к концу 2019-го разработчики планировали развернуть полноценную сеть. После нескольких переносов даты запуска компания объявила, что первые аппараты отправятся в космос уже в феврале 2019 года.

Среди прочих препятствий OneWeb столкнулась с запретом российских властей на предоставление необходимых частот. Как оказалось, частоты уже были выделены для российских спутников, обеспечивающих связь в Арктике.

Project Loon

Project Loon — разработка Google X, исследовательского подразделения холдинга Alphabet. Основная цель проекта — обеспечение мобильного соединения в труднодоступных регионах. В частности, компания обеспечивала связью жителей Перу и Пуэрто-Рико после стихийных бедствий.

В отличие от проектов Starlink и OneWeb, в Loon используются не спутники, а стратостаты, парящие на значительно более низких высотах — от 18 до 27 километров.

Каждый стратостат представляет собой баллон с гелием, несущий модуль с передатчиком и солнечной батареей, от которой питается вся электроника. В случае аварии модуль спускается на землю на аварийном парашюте.

Каждый летательный аппарат способен обеспечить связью площадь до нескольких тысяч квадратных километров. При этом скорость соединения сравнима с 4G.

Aquila и Zephyr

Facebook работает над собственным проектом по организации глобального беспроводного интернета. Компания делает ставку на беспилотники, созданные по принципу «летающего крыла». Корпус таких летательных аппаратов максимально облегчен и поддерживается крыльями с большим размахом. На поверхности крыльев расположены солнечные батареи. Интернет-беспилотники, получившие название Aquila, способны продолжать полет до трех месяцев без подзарядки.

Похожий проект от компании Airbus получил название Zephyr. Псевдоспутники Zephyr от крупнейшей корпорации в области авиастроения могут автономно находиться в полете до двух недель и предназначены как для гражданского, так и для военного использования.

В прошлом году компании Facebook и Airbus объединили свои проекты по разработке интернет-беспилотников.

Samsung

В 2015 году о планах создать свою сеть спутников заявила компания Samsung. Предполагалось, что аппараты корейского техногиганта будут передавать сигнал с орбиты высотой 1400 километров. Всего в сеть должно было войти 4600 спутников, которые бы обеспечили пропускную способность в 1 зеттабайт в месяц, или половину общемирового трафика.

Примерная дата реализации проекта намечена на 2028 год. Однако после анонса сети новостей о ее разработке не было. Это означает, что либо Samsung забросила проект, либо работает над ним в режиме высокой секретности.

Проект «Сфера»

Государственная компания «Российские космические системы» готовит отечественное решение для глобального спутникового интернета. Проект «Эфир», разработка которого началась в 2015 году, должен стать своего рода ответом иностранным компаниям, работающим в данной сфере. Подготовка новой спутниковой сети входит в план госпрограммы «Цифровая экономика». В 2018 году проект получил новое название — «Сфера».

Всего в сети будет 640 спутников. Первые аппараты должны оказаться на орбите в 2022 году. Разработчики рассчитывают развернуть всю систему до 2028 года.

Что мешает реализации проектов?

Одна из существенных проблем, с которой придется столкнуться разработчикам глобальной беспроводной сети, — огромное количество космического мусора на орбите Земли. Сотни тысяч обломков разной величины вращаются со средней скоростью около 40 тысяч километров в час. На такой скорости даже объект диаметром в пару сантиметров может стать причиной серьезной аварии. Тысячи новых микроспутников только ухудшат ситуацию в космическом пространстве, которое оказывается таким тесным вблизи планеты.

Проблема с космическим мусором оказалась настолько серьезной, что сотрудник NASA Дональд Кесслер описал возможное развитие событий, которое приведет к тому, что ближний космос станет совершенно непригоден для полетов. Гипотетическая ситуация, получившая название «Эффект Кесслера», в частности возможна из-за эффекта домино: при столкновении два объекта разлетятся на множество более мелких, которые будут сталкиваться с другими объектами на своем пути.

В апреле 2018 года британская компания SSTL начала тестирование спутника RemoveDebris, предназначенного для сбора космического мусора.

Законодательные ограничения также могут стать довольно серьезным препятствием для компаний. Например, SpaceX, которая намерена развернуть глобальную сеть, вполне может столкнуться с претензиями со стороны антимонопольных служб.

Другие проблемы, с которыми могут столкнуться компании, касаются лицензирования спутников, аренды необходимых частот и согласия правительств разных стран на работу новых интернет-поставщиков на их территории. Как показывает опыт OneWeb в России, решить такие проблемы бывает не всегда просто. Причиной противодействия местных властей могут быть, например, опасения по поводу шпионажа со стороны иностранной компании или нежелание лишать монопольного положения государственные телекоммуникационные компании.

Когда ждать

Предварительные обещания разных компаний по внедрению своих разработок говорят о том, что глобальный Wi-Fi может появиться уже в ближайшие годы. Кроме того, некоторые разработки, например Project Loon, уже успешно применялись для восстановления связи для целых регионов.

Частичное перемещение инфраструктуры по обеспечению связи на орбиту или в стратосферу — отличная идея, которая обеспечит интернет-соединением те отдаленные уголки планеты, куда протянуть проводное соединение невыгодно или просто невозможно.

Однако для приема и распределения спутникового сигнала потребуются специальные и достаточно дорогие терминалы. Например, пользоваться новой технологией в странах, где такие терминалы запрещены, будет просто невозможно.

Современные мобильные решения для приема спутникового сигнала очень громоздкие, а главное, дорогие. Так что по-настоящему глобальный беспроводной интернет появится, когда спутниковые телефоны станут сравнимы по габаритам и цене с обычными смартфонами.

Однако новый спутниковый интернет может стать действительно дешевым и удобным решением, если компании-разработчики или провайдеры-посредники будут принимать спутниковый сигнал и раздавать его своим клиентам через обычные беспроводные сети.