Прямая связь смартфона со спутником стала реальностью
Компании OneWeb и Starlink совершили революцию в сфере доступа к широкополосному интернету, создав действующие спутниковые системы. За несколько лет эти компании развернули группировки из тысяч согласованно действующих спутников — ретрансляторов сигналов. Они потенциально позволяют абоненту в любой точке Земли получить высокоскоростной интернет с низкой задержкой сигнала. И всё с ними якобы хорошо, однако дьявол кроется в деталях. Для подключения к спутникам OneWeb и Starlink необходимо использовать специализированные и дорогостоящие терминалы связи.
SpaceX предлагает клиентам свои терминалы широкополосной связи Starlink за $600 (45,5 тыс. руб.). При этом стоимость производства такого терминала, по словам президента SpaceX Гвин Шотвелл, в настоящее время составляет $1300 (а первоначально составляла около $3000 (230 тыс. руб.)). Что касается объемов производства, то к концу 2022 года SpaceX производила 20 тыс. терминалов в неделю.
Считается, что себестоимость изготовления одного спутника Starlink составляет $0,3 млн (23 млн руб.) — $0,5 млн (уже запущено более 3800 спутников), а стоимость ежемесячной подписки Starlink — $110 (8,35 тыс. руб.). Таким образом, на самом деле ключевая проблема, стоящая на пути создания самоокупаемых систем низкоорбитального широкополосного интернета, — не создание и запуск спутников, а массовое и достаточно дешевое производство спутниковых терминалов.
В связи с этим в последние годы активно обсуждается возможность подключения обычных мобильных телефонов, которые уже есть у каждого в кармане, напрямую к спутникам. Разные компании предлагают свои варианты решения этой проблемы. Кто-то собирается подключать к спутнику обычные телефоны без какой-либо их модификации. А, например, Samsung, предлагает создавать смартфоны нового поколения, имеющие специальные антенны.
Американская компания Lynk Global является пионером в области связи обычного телефона со спутником. Она первой на практике смогла реализовать такую связь. И уже в реальности, а не в планах, продает свои услуги потребителям. В данной статье будет рассказано о технологии Lynk, а также о перспективах использования и развития данного вида связи.
История развития технологии Lynk
Lynk была основана в 2017 году Чарльзом Миллером, Марго Декард и Тайгом Шпайделем. Чарльз Миллер, генеральный директор компании, так объяснял руководящую идею Lynk: «Люди, занимающиеся созданием орбитальных группировок телекоммуникационных спутников, соревнуются в решении неправильной проблемы — снижения стоимости спутников. Путь вперед лежит в удешевлении пользовательского терминала. Если вы сосредоточены на преодолении цифрового барьера (ограничение возможностей той или иной социальной группы из-за отсутствия у нее доступа к интернету — прим. ИА Красная Весна), скажем, вам нужно построить тысячу спутников и сто миллионов пользовательских терминалов, то что вы должны оптимизировать по стоимости?».
За основу своей системы спутникового интернета Lynk взяла мобильный телефон. «Модифицировать телефон не получится. Но все остальное можно изменить соответствующим образом», — отмечал Миллер.
Для того, чтобы обычный телефон мог связаться со спутником, Lynk предприняла следующие меры:
1) снизила орбиту своих спутников до высоты менее 500 км;
2) уменьшила ширину радиолуча. При этом спутник, с которым связывается телефон, не отклоняется от вертикали (с точки зрения абонента) на угол более 22,5 градуса;
3) увеличила длину волны радиоизлучения (более длинноволновые излучения слабее поглощаются атмосферой).
Оценки показали, что при выполнении этих условий стандартный телефон сможет связаться со спутником, и даже останется некоторый запас мощности.
Кроме физических проблем, есть проблема протоколов связи. Стандартное программное обеспечение, которое используется для обеспечения связи телефонов и базовых станций, предполагает, что расстояние от станции до телефона не превышает 35 километров. Такая величина выбрана из-за кривизны Земли, не позволяющей передавать сигнал на более далекие расстояния. Телефоны отключаются от вышек сотовой связи, когда находятся на расстоянии более 35 километров. Поэтому программное обеспечение, установленное на спутниках Link, «обманывает» телефон — заставляя устройство «думать», что спутник неподвижен и находится на расстоянии 20 километров от него.
Многие считали, что временная задержка и доплеровский сдвиг сигнала из-за больших расстояний и скоростей неизбежны. И из-за этого «обмануть» телефон невозможно. Однако Lynk преодолела технические проблемы и экспериментально доказала, что разработанная ею модификация стандартных протоколов беспроводной связи позволяет связываться телефону со спутником.
Первая демонстрация технологии была проведена в начале 2019 года. Оборудование, протестированное в космосе, было собрано космонавтами на борту Международной космической станции (МКС) из частей, доставленных на станцию космическим кораблем Cygnus американской компании Northrop Grumman, и прикреплено к носовой части этого грузового корабля 8 февраля 2019 года. После отстыковки Cygnus от МКС, Lynk в течение пяти суток тестировала технологию, после чего капсула космического грузовика сгорела в атмосфере. Во время этого испытания было успешно установлено двустороннее 2G-соединение между обычным наземным устройством и спутником.
«Наши первые тесты показали, что наша технология компенсирует доплеровский сдвиг и временную задержку. Во всем остальном используется стандартное коммерческое программное обеспечение», — комментировал итоги первого космического эксперимента Миллер.
Следующие два испытания были проведены на устройствах, доставленных на МКС космическим кораблем Dragon компании SpaceX и впоследствии присоединенных к носовой части космического корабля Cygnus. Они состоялись в августе 2019 года и в феврале 2020 года. Во время последнего из этих тестов впервые удалось отправить текстовое сообщение (СМС) из космоса на обычный телефон.
Далее последовали запуски первых отдельных экспериментальных спутников Lynk на ракете-носителе Falcon 9 компании SpaceX. 7 марта 2020 года был запущен спутник Lynk 04 массой 25 кг, а 30 июня 2021 года — более крупный спутник Lynk 05 с фазированной антенной решеткой размером 1м x 1м.
По словам Миллера, подключение к Lynk 05 было протестировано для 6000 устройств, включая телефоны, планшеты, чипы на автомобилях, грузовиках и тракторах. Испытания связи с этими устройствами, обслуживающимися восемью различными мобильными операторами, проводились на территории пяти стран: США, Багамских Островов, Великобритании, Канады и Новой Зеландии.
Первый натурный спутник Lynk Tower 1 был существенно улучшен по сравнению с предыдущими тестовыми образцами и был пригоден для коммерческого использования. Он был запущен на ракете-носителе Falcon 9 в апреле 2022 года. В январе 2023 года были запущены еще два рабочих спутника.
В сентябре 2022 года компания Lynk объявила, что получила от Федеральной комиссии по связи США лицензию на прямую связь телефона со спутником. Лицензия позволяет Lynk запускать коммерческие сервисы для своей глобальной спутниковой группировки, которые, по словам представителей компании, «проложат путь к универсальной мобильной связи».
Бизнес-модель компании предполагает, что Lynk будет работать как всемирный роуминговый оператор, за доступ к которому будут платить компании, оказывающие услуги мобильной связи. В свою очередь, мобильные операторы будут предлагать своим клиентам услуги спутниковой связи по цене, которую выберут сами. То есть пользователю для того, чтобы использовать услуги Lynk, нужно будет лишь выбрать соответствующий тарифный план у своего сотового оператора.
Читайте также: Продолжение статьи
