Исследователи из департамента аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института провели сравнение четырех крупнейших глобальных спутниковых сетей от SpaceX, Telesat, OneWeb и Amazon. Исследователи рассчитали пропускную способность каждой сети и глобальную емкость данных на основе их технических характеристик, переданных Федеральной комиссии по связи США (FCC).

Хотя сети различаются по предлагаемому количеству и конфигурации спутников, наземных станций и коммуникационным возможностям, команда обнаружила, что каждое созвездие может обеспечить общую пропускную способность около десятков терабит в секунду.

Согласно предложению, эти мегасозвездия, скорее всего, не заменят существующие наземные сети, которые могут поддерживать передачу тысячи терабит в секунду. Однако команда пришла к выводу, что космический флот сможет заполнить пробелы, где обычные кабельные соединения невозможны или недоступны, например, в сельских районах, удаленных полярных и прибрежных регионах, а также в воздухе.

«Мы не окажемся в ситуации, когда густонаселенные регионы, такие как Нью-Йорк или Лос-Анджелес, будут полностью обслуживаться спутниковой связью», — говорит Иниго Дель Портильо, бывший аспирант группы системной архитектуры МТИ.

В 2018 году в рамках своей докторской работы Дель Портильо рассчитал пропускную способность трех крупнейших созвездий, предложенных на тот момент SpaceX, OneWeb и Telesat. Теперь он взял обновленные характеристики проектов и добавил к ним Amazon.

Исследователь учитывал общее количество спутников, плоскости и углы наклона, при которых они будут вращаться по орбите, а также возможности связи между ними. Его команда смоделировала конфигурацию спутников и наблюдала сети в течение одного дня, делая ежеминутные «снимки» положения каждого из них в небе.

Авторы работы использовали атмосферную модель для изменения окружающих условий в данный момент, и модель спроса, которая оценивала количество пользователей в зоне действия спутника на основе карты с сеткой населения мира. Они также применили алгоритм для вычисления количества шлюзов или наземных станций, на которые спутник должен будет ретранслировать сигнал, чтобы охватить наибольшее количество пользователей. Наконец, они использовали модель бюджета канала для расчета пропускной способности спутника.

В итоге исследователи получили показатели минимальной и средней пропускной способности спутников и всей сети.

В целом они обнаружили, что все четыре сети имеют сопоставимую пропускную способность в десятки терабит в секунду, хотя каждая достигает этого показателя за счет различных конфигураций. Например, у Telesat меньше спутников (около 1600), каждый из которых обладает расширенными возможностями по сравнению со спутниками в сети OneWeb, которая планирует компенсировать это гораздо большим их количеством (более 6000). Созвездие Starlink от SpaceX кажется ближе всего к цели, запустив более 1000 из запланированных 4400 спутников. В последней заявке FCC компания снизила высоту орбит спутников, что, по мнению группы, увеличило общую пропускную способность ее сети.

При этом исследователи обнаружили, что спутниковая конфигурация Amazon обеспечила бы самые высокие скорости передачи данных из четырех сетей, если бы компания разместила большее количество шлюзовых антенн, которых, по оценкам группы, сегодня около 4000 по всему миру.

Дель Портильо и его коллеги представят документ с подробным описанием своих результатов на следующей неделе на Международной конференции IEEE по коммуникациям. Соавторами статьи стали аспирант и ведущий автор Нильс Пахлер, а также Эдвард Кроули, профессор инженерных наук Фонда Форда, и Брюс Кэмерон, директор группы системной архитектуры МТИ. Исследование частично финансировалось спутниковой и телекоммуникационной компанией SES S.A.

В мае стали известны подробности мартовского инцидента с участием спутников OneWeb и SpaceX, которые едва не столкнулись на орбите. Выяснилось, что спутники смогли совершить успешный маневр по уклонению.