Смотри наверх: новая эра спутников для 5G

На страницах Кабельщика мы неоднократно обращались к теме 5G технологии, рассматривая ее в различных ракурсах – с точки зрения особенностей и преимуществ этой технологии, ее влияния на здоровье человека и окружающую среду в целом, а также – прицельно в свете ее возможного вклада в развитие ТВ- и видеотехнологий. Многие прогнозы, которые были сделаны в предыдущих заметках, уже стали реальностью. 5G заработала и стала приносить свои первые плоды.

В частности, она получила широкое применение для организации спортивного вещания – на Зимних Олимпийских играх 2022 в Пекине, став обыденным рабочим инструментом для обеспечения мобильных показов и организации эфиров VR и 360о. Обозреватель Екатерина Петухова рассказывает о компаниях-лидерах в этой области и их перспективных разработках.

Роль спутниковых технологий

Инфраструктурные проекты для развития технологии 5G становятся все более масштабными, ведущие производители оборудования, такие как Samsung, Qualcomm, Ericsson, Huawei совместно с телекоммуникационными компаниями Verizon, Vodafone, AT&T и другими уже могут похвастаться значительными инсталляциями. 

Однако успех действительно глобальной сети 5G должен быть основан на экосистеме взаимосвязанных сетей с использованием множества различных и взаимодополняющих технологий, включающих как наземную, так и спутниковую инфраструктуру. Спутниковая технология имеет важное значение для экосистемы 5G из-за ее уникальных характеристик, в том числе:

• Повсеместность: возможность предоставлять услуги в необслуживаемых и недостаточно обслуживаемых районах.

• Мобильность: обеспечение доступности сети для "движущихся платформ", таких как самолеты, пассажирские транспортные средства, высокоскоростные поезда.

• Безопасность: поддержка будущих критически важных вариантов использования связи, таких как общественная безопасность.

• Одновременность: поддержка многоадресных/широковещательных сервисов для доставки данных на границы сети и даже на пользовательские устройства.

Спутниковые технологии могут гарантировать, что преимущества 5G не ограничатся только городами, а будут доступны в любой местности и для любых устройств.

Глобальные компании-лидеры

Несомненным лидером поддержки данной технологии на сегодня является спутниковый гигант SES со штаб-квартирой в Люксембурге. Начиная с 2013 года компания O3b Networks начала размещать спутники на средней околоземной орбите (MEO). Благодаря этому они добились значительного сокращения задержки приема-передачи, с одновременным увеличением пропускной способности канала связи. После коммерческого успеха спутников MEO SES полностью приобрела O3b Networks в 2016 году и быстро начала работу по планированию спутников MEO следующего поколения – O3b mPOWER. 

Вскоре после этого технологические гиганты и стартапы объявили о создании нескольких спутниковых группировок на низкой околоземной орбите (LEO). Несмотря на ажиотаж вокруг LEO, SES решила удвоить ставку на MEO. Хотя геостационарные спутники (GEO) обеспечивают отличное покрытие, в некоторых случаях требуется меньшая задержка и более высокая пропускная способность. На LEO задержка практически незначительна, а спутники даже ближе к Земле, но именно из-за небольшого расстояния каждый спутник покрывает небольшую территорию. Таким образом, для достижения глобального покрытия требуются тысячи низкоорбитальных спутников. Запуск такого количества спутников сопряжен не только с финансовым риском, но также требует, чтобы каждый спутник был меньше, предлагая меньшую общую пропускную способность, чем спутники текущего поколения на GEO или MEO. Для SES сочетание относительно низкой задержки, сверхвысокой пропускной способности и способности достичь глобального покрытия с помощью чуть более дюжины спутников сделало MEO идеальным решением. С O3b mPOWER общая пропускная способность будет еще больше, количество пользовательских лучей будет экспоненциально увеличиваться, а задержка приема-передачи будет незаметной и составит менее 115 мс. Обладая большей гибкостью, чем любая другая спутниковая группировка, группировка SES может предложить значительный объем разнообразных услуг восходящей/нисходящей линии связи с космическим аппаратом или совместить свой собственный шлюз MEO со своей базовой сетью или центрами обработки данных. Учитывая уникальные требования 5G, многие операторы мобильной связи также сочтут O3b mPOWER своим оптимальным вариантом спутниковой транзитной связи. А с охватом 95% населения мира O3b mPOWER позволяет легко получить доступ к возможностям 5G в сельской местности, отдаленных районах и пригородах. Выход на полную коммерческую эксплуатацию O3b mPOWER состоится в 2022 году. Важной особенностью SES является также ее способность предложить собственное облако для развертывания ТВ-вещания без создания капиталозатратной наземной инфраструктуры.

Во многих странах Африки и Латинской Америки подключение к надежному интернету часто является проблемой, что создает трудности для вещательных компаний, одно- или многоканальных, добавляющих и собирающих контент из разных мест. Более того, пандемия COVID-19 создала потребность в гибких рабочих процессах вещания, а также в снижении затрат. Как государственные вещатели, так и операторы частного телевидения в развивающихся странах начали искать альтернативные решения для управления каналами. Они обратились к SES как к надежному поставщику спутниковой доставки, у которого есть дополнительное преимущество. Облачные решения SES виртуализируют все функции управления каналами и воспроизведения при помощи облачного программного обеспечения. Используя унифицированную медиа-платформу SES 360, пользователи могут гибко управлять облачным воспроизведением и легко добавлять новые каналы. В условиях бедной наземной инфраструктуры данный подход является верным решением.

Новый игрок на поле спутникового интернета – компания OneWeb — глобальная коммуникационная сеть, включающая 650 низкоорбитальных (LEO) спутников. Компания OneWeb стартовала очень бодро с 51% акций, принадлежащих российской стороне, и обещанием обеспечить высокоскоростное подключение с малой задержкой для правительств, предприятий и некоммерческих организаций в России и по всему миру. Но вскоре российское участие свернулось и штаб-квартира у OneWeb теперь в Лондоне. Так как сегодня почти половина населения мира не имеет доступа к высокоскоростному интернету (минимум 30 Мбит/с), который используется другой половиной для рабочих коммуникаций и виртуального общения, это неравенство должно быть скорейшим образом устранено, считают ее акционеры. Согласно заявлению компании: "Спутники OneWeb, сеть шлюзовых станций и ряд пользовательских терминалов обеспечивают доступные, быстрые, высокоскоростные услуги связи с малой задержкой, необходимые для будущего интернета вещей и прокладывающие путь к 5G для всех и везде". В октябре 2020 года компания OneWeb была приобретена (по правде говоря – спасена от банкротства) правительством Великобритании и группой компаний Bharti из Индии, а также после включения в состав ведущего оператора спутниковой связи Eutelsat в 2021 году получила дополнительные инвестиции от SoftBank. Группа компаний Hughes Network Group, стала ее ключевым технологическим партнером для развертывания глобальной сети наземных станций, расположенных по всему миру, включая Норвегию, Португалию, Аляску, Коннектикут, Флориду и другие. В течение 2022 года OneWeb продолжит строить свою сеть и проводить демонстрации с ключевыми клиентами, одновременно расширяя существующие коммерческие услуги. Компания планирует завершить развертывание глобального покрытия к концу года. Удастся ли эта модификация исторического противостояния SES vs Eutelsat мы скоро увидим, но приятно, что монополизм в спутниковом 5G сегменте не состоялся и конкуренция продолжается. Печально, что Российская Федерация сократила свое участие и запуски ведет Франция и другие страны.

Но не надо, однако же, сбрасывать со счетов новую яркую звезду, стремительно взошедшую на околоземной орбите – Starlink Илона Маска. Если две вышеупомянутые компании ориентированы на корпоративных клиентов, то неугомонный Илон нацелился на индивидуалов. В 2016 году частная аэрокосмическая компания SрaceX запросила в правительстве США разрешение на развертывание сети спутниковой связи для предоставления услуг высокоскоростного доступа в интернет в глобальном масштабе в диапазонах Ku (10,7−18 ГГц) и Ka (26,5−40 ГГц). Разрешение было дано, и развертывание низкоорбитальной спутниковой группировки SрaceX идет полным ходом: первые тестовые спутники SpaceX запустила в 2018 году, с ноября 2019 года она уже начала выведение серийных спутников основной группировки версии 1.0. На данный момент на орбите находится уже около 2000 спутников, а каждый следующий запуск пополняет группировку примерно на 60 спутников за раз. И хотя в одном из недавних запусков из-за сильной солнечной бури было потеряно сразу сорок аппаратов, в самом ближайшем будущем SpaceX планирует развернуть 4000 спутников, что будет достаточно для первой фазы проекта. Всего речь идет о 12000 аппаратов.

Стандартная услуга Starlink, запущенная в октябре 2020 года, включает высокоскоростной интернет 120 мегабит в секунду (это среднее значение, а разброс 50-150) с задержкой 43 мс (что в два раза меньше лучшего из альтернативных решений). Стоимость для клиента складывается из депозита в размере 99 долларов США, платы за оборудование в размере $499, и ежемесячной платы – $99. Оборудование достаточно уникальное – антенна имеет ячеистую структуру и каждая ячейка "активна", она самоподстраивается и тем самым обеспечивает непрерывный надежный прием в ситуации, когда спутники не геостационарны, а работают, передавая "эстафету". После вывода всей группировки компания обещает снизить задержку до 3 мс. Это совершенно уникальное достижение обрадует не только геймеров (как мы знаем в сфере развлечений игры здорово потеснили классическое "пассивное" ТВ), но, главным образом – биржевых брокеров и букмекеров. 

В феврале этого года SpaceX без особого шума развернула новый, более мощный "премиум"-уровень своего спутникового интернет-сервиса Starlink для корпоративных клиентов. Новый продукт стоит в пять раз дороже стандартной услуги, ориентированной на потребителя. Starlink Premium требует депозита в размере $500 (депозит возвратный), платы за антенну и маршрутизатор в размере $2500, а стоимость услуги составляет $500 в месяц. "У антенн Starlink Premium вдвое больше возможностей чем у антенн Starlink. Они обеспечивают более высокую скорость интернета и более высокую пропускную способность для пользователей с самым высоким спросом, включая предприятия", — говорится на веб-сайте SpaceX. Похоже, что и у SES, и у OneWeb появился конкурент на "их поле" корпоративного спутникового интернета, что несомненно подтолкнет дальнейшее развитие сюжета.

Но и это еще не все. Илон допустил "утечку" информации о появлении Tesla-смартфона, который по задумке автора будет работать с системами Starlink в любой точке планеты – сам себе оператор, и, конечно – режиссер и репортер. "Глушить" свободную передачу информации станет еще сложнее. И хотя сегодня у Starlink скромные 145 тысяч пользователей в 25 странах мира, у этой компании, несомненно, большие перспективы.

Российские спутниковые проекты

Российская Федерация, выйдя из проекта OneWeb, решила сосредоточиться на собственном проекте "Сфера", порученном корпорации "Роскосмос". На сегодняшний день о достижениях в реализации этого проекта известно мало. По данным сайта корпорации, "после нескольких этапов обсуждений и согласований в правительстве федеральный проект "Сфера" получил план развития, подкрепленный финансированием. В ближайшие годы акцент будет сделан на отработке собственных технологий и создании первых образцов космических аппаратов. Окончательное решение о численности и составе спутниковых группировок будет приниматься на основе показанных результатов. Пандемия и необходимость решения приоритетных государственных задач внесли определенные коррективы в планы реализации федерального проекта "Сфера". Создание национальной многоспутниковой группировки связи и дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) продолжится, но процесс будет поэтапным и более вариативным", что бы это не значило. Позади длительное — свыше двух лет — согласование в федеральных органах исполнительной власти, сообщает сайт Роскосмоса. И это, несомненно, вдохновляет.

Эпилог

Закончить же эти заметки мне хотелось словами основателя компании SpaceX Илона Маска: "SpaceX была основана с верой в то, что будущее, в котором человечество исследует звезды, фундаментально более захватывающее, чем то, в котором нас нет". Это понимание мне, человеку старшего поколения, выросшего на песнях со словами "на пыльных тропинках далеких планет останутся наши следы" гораздо ближе, чем все новомодные тренды про границы – будь они личные или государственные. Ни завернутые в пуховые одеяла "снежинки", ни бряцающие оружием "охранители" не способны обеспечить развитие человечества в расширяющейся Вселенной.

А на Марсе будут яблони цвести. Точно. И скоро."