Хиляди спътници обикалят небето над главите ни и ниската околоземна орбита изглежда като мястото, което ще свърже следващото поколение клиенти на интернет и мобилни телефони. Някои бизнеси обаче залагат на присъствие малко по-близо до земята. Стратосферата изглежда ще се превърне в следващото бойно поле в света на телекомуникациите.
От следващата година токийската SoftBank Corp. ще излъчва прототип на 4G и 5G телефонна и широколентова услуга от стратосферата – само за японски потребители. Носеща се на 20 километра над Земята, антената на компанията ще лети на дирижабъл, ще използва технология за регенериране на енергия и новоразпределен спектър. Звучи странно? Но технологията може да се окаже реална конкурентна заплаха за сателитните платформи като Starlink.
Японският телекомуникационен гигант обяви миналия месец, че е осигурил ексклузивни права за разполагане на стратосферни летателни апарати над Япония – своего рода балони, които са по-леки от въздуха. Предкомерсиалната дирижабълна „кула“ на SoftBank, предоставяща 4G и 5G мобилни услуги, ще бъде пусната в експлоатация през 2026 г.
Дирижабълът, захранван със слънчева енергия, вече е извършил над 20 успешни тестови полета. В своето прессъобщение SoftBank описа и плановете си да използва и по-тежки безпилотни летателни апарати с фиксирано крило, които японската компания е разработила.
Технически план за стратосферата
Дирижабълът ще бъде автономно пилотирана клетъчна кула, работеща под космоса, но все пак над атмосферните условия. Дирижабълът ще носи същия тип базова станция, използвана в наземните клетъчни кули (наречена 4G eNodeB/5G gNodeB), която ще отговаря на глобалните стандарти за широколентов достъп, контролирани от Проекта за партньорство от трето поколение или 3GPP.
Дирижабълът ще използва усъвършенствани антенни системи, които позволяват прецизно насочване на сигнала. Известна още като beamforming, тази 5G технология помага на мрежата да покрива широки области или, напротив, да фокусира честотната лента към по-тесен „конус“, в зависимост от търсенето.
Компанията съобщава, че латентността на системата ѝ е под 20 милисекунди. Това звучи по-добре от сателитните връзки, които днес осигуряват мрежова латентност от 45 ms, според скорошно проучване.
С полезен товар от 250 килограма и 10 киловата бордова слънчева енергия, дирижабълът може да захранва телекомуникационното си оборудване, но също така и да поддържа позицията си – нещо, което нито балоните (които се носят от вятъра), нито безпилотните летателни апарати с фиксирано крило (ограничени от ограничен полезен товар и мощност) могат да постигнат.
За материала, от който е изработен летателният апарат, компанията съобщава, че е „пет пъти по-здрав (на база тегло) спрямо конвенционалните материали за платформени системи на високо надморско равнище (ПСВНР), 1500 пъти по-газонепропусклив,UV устойчив и понася „озонови увреждания“.
Но дори и при използването на такъв суперматериал за обшивката на дирижабъла, поддържането на височина от 20 километра изисква допълнителни иновации за по-голяма ефективност.
„При този вид машина около 30 процента от теглото отива за конструкцията, а други 30 процента за енергийната система“, казва Винченцо Росарио Бараниело, ръководител на отдела за системи за наблюдение на Земята в Италианския център за аерокосмически изследвания (CIRA). „Подобряването на тези технологии дава конкурентно предимство“.
Сребристите дирижабли са създадени за издръжливост, способни да се насочват срещу вятъра и да остават в зоната си на действие месеци наред. Ултралеките и гъвкави фотоволтаични обшивки и батериите с висока плътност поддържат оборудването и то може да работи и през нощта. А отделението за полезен товар на системата, защитено от температура и UV лъчи, може да издържи на екстремни стратосферни условия. Дирижабълът достига височина за по-малко от 30 минути, като един апарат може да замени до 25 наземни кули.
Надграждане върху нов спектър
Дошло е време за стратосферни мрежови системи, смята Николай Василиев, началник на отдел „Наземни услуги“ в Международния съюз по телекомуникации. „Установихме ограничения на мощността, правила за координация и разпределихме хармонизирани честотни ленти“, казва Василиев. „Сега зависи от операторите да ги внедрят.“
Доскоро платформи за работа на голяма надморска височина (каквито са дирижаблите с хелий) разчитаха предимно на милиметровия вълнов спектър, включително честотна лента между 47 и 48 гигахерца. Милиметровите вълни обаче имат ограничен обхват. Известни са с това, че че са уязвими на дъжд и други неблагоприятни метеорологични условия. Ето защо, отчасти, Световната конференция по радиокомуникации през 2023 г. отвори редица микровълнови ленти между 700 мегахерца и 2,6 GHz за ПСВНР.
Тези нискочестотни ленти проправиха пътя за директни връзки към устройства от стратосферни дирижабли и други платформи за голяма надморска височина. „Наличието на хармонизиран, нискочестотен спектър за директни комуникации от ПСВНР към устройствата на земята промени фундаментално бизнес-казуса“, каза Тошихару Сумийоши от отдела за повсеместно мрежово планиране на SoftBank. „Вече можем да предоставяме услуги с комерсиални телефони, достъпни на пазара.“
За разлика от по-ранните ПСВНР, които действаха като сигнални релета, новото поколение „кули“ за голяма надморска височина в крайна сметка ще позволят на потребителите да пресичат зони на покритие, без да губят услугата си, благодарение на предаването между наземни и въздушни възли. И това би могло да изглежда и да се усеща за крайния потребител подобно на ежедневното наземно 4G и 5G покритие.
SoftBank все още обмисля как най-добре да разположи стратосферните платформи, дали като постоянно работеща инфраструктура или като такава, която се „вдига“ при нужда – при реагиране по време на извънредни ситуации и други периоди на очаквано високо търсене.
„Настоящият ни план има за цел един самолет да остане във въздуха в продължение на една година“, казва Сумийоши. „Но и двата сценария, непрекъснат полет или изстрелване в отговор на бедствие, са възможни. А оперативните детайли ще бъдат финализирани след тестовете през 2026 г., като се вземат предвид рентабилността и опциите за многократна употреба, за дистанционно наблюдение.“
Бараниело казва, че каквато и форма да приеме внедряването в крайна сметка, това бележи важна стъпка напред. „Тези платформи са достигнали ниво на технологична зрялост, което им позволява да бъдат внедрени оперативно. От гледна точка на аерокосмическото инженерство това е голяма работа и интересът на пазара ще тласне напред изследванията, индустрията и развитието.“
