На Хабре сегодня публиковалась новость о том, что оператору Lynk удалось напрямую подключить мобильные устройства к спутнику. Пока нельзя сказать, что это конкурент OneWeb или Starlink, поскольку технология новая, и рабочая лишь потенциально. Технология отличается от спутниковых систем связи, но вот предназначение такое же, как у компании того же Маска — обеспечение связью труднодоступных и удаленных регионов.
Тестовый запуск системы от Lynk, скорее всего, будет реализован в ЦАР и на Багамах — здесь регуляторы не особо требовательны, в отличие от США, Европы и ряда других стран. О том, что представляет собой технология от Lynk — под катом.
Это только теория или уже есть подтверждение работоспособности?
Технологию уже опробовали в малых масштабах — это не просто теория, она действительно работает. Компания, чья штаб-квартира располагается в США, не так давно отправила собственный спутник связи на орбиту Земли. Примечательно, что сделано это было при помощи ракеты Falcon 9.
Спутник успешно вышел на орбиту и начал работу, после чего запустили серию испытаний. Она оказалась успешной — тестовые телефоны (обычные смартфоны) без проблем смогли подключиться к спутнику на орбите. Стоит отметить, что аппарат находится на низкой орбите Земли, так что связаться с ним наземная система может без особых проблем. При этом спутник выполняет роль базовой станции, хотя, конечно, и несколько специфической.
В ходе тестов аппарат пролетал над территориями США, Великобритании и Багам. Участники тестов, коими были добровольцы, без проблем подключились к новой сети и смогли протестировать ее.
Как это работает
Спутник является базовой станцией, к которой и подключаются наземные устройства. В ходе подключения смартфоны отправляют запрос с идентификатором абонента. При совпадении идентификатора производится аутентификация устройства в системе и открывается возможность использовать связь. Стоит отметить, что спутники успешно различают «свои» и «чужие» аппараты, так что технология не взаимодействует с другими стандартами. Насколько можно понять, никаких проблем в этом плане нет.
Разработчики заявили, что процедура связи от Lynk является универсальной — для подключения к сети не нужны специфические терминалы. Практически любой смартфон может работать со спутниковой базовой станцией. Также нужно помнить, что спутник на орбите — один-единственный, так что о высокой пропускной способности можно забыть. Но с увеличением количества аппаратов на орбите эта проблема будет решена. Появляется другая — космический мусор, но и ее вроде бы постепенно решают, о чем мы уже писали.
Беспроводные сети и технологии — весьма интересная тема, но у нас есть и другие статьи, оцените — мы рассказываем о:
→ Объединение проектов в разных дата-центрах
→ Введение в SSD. Часть 5. Контроллерная
→ Selectel File Storage (Beta): места много не бывает
Проблемы, которые пришлось решить
Их, надо думать, было немало. Компания недавно описала некоторые нюансы своей технологии.
Для того, чтобы добиться устойчивой связи со спутником, инженерам компании пришлось найти способ избегать интерференции с другими телефонами. Как именно это было сделано — пока не сообщается, но в скором времени компания расскажет больше подробностей о своих технологиях.
Кроме того, поскольку спутник — базовая станция движется очень быстро, инженерам понадобилось компенсировать эффект Допплера. Это необходимо для того, чтобы телефон мог различать спутник, считая его базовой станцией. Современные технологии тоже решают проблему эффекта Допплера, но в случае работы со спутниками она усложняется.
Работа с регуляторами. Это уже не техническая проблема, а юридическая. Представители компании заявили, что пока пойдут по пути наименьшего сопротивления, развивая свою сеть в странах со слабым регулированием. Ну а после того, как работоспособность и надежность технологии будет доказана — возможно, Lynk начнет работать и у себя на родине, т.е. в США.
Для кого это все
Как и говорилось выше, для жителей труднодоступных регионов, где нет инфраструктуры сотовой связи, либо она очень слабая. Поскольку на данный момент у компании нет группировки спутников на орбите, абоненты смогут использовать лишь SMS и вызывать экстренные службы в случае необходимости. Но к 2025 году компания планирует сформировать группировку спутников и начать оказывать услуги скоростного доступа к Сети.
Сейчас компания ведет работу по получению лицензии Федеральной комиссии США по связи (FCC), с тем, чтобы получить разрешение на разворачивание группировки из 5,1 тыс. спутников.
На данный момент, по словам представителей компании, около 750 млн пользователей смартфонов испытывают сложности со связью. Им приходится добираться до мест, где сеть есть, но это далеко не всегда удобно. Поэтому прямое подключение к спутнику — идеальный вариант в таком случае.
Сейчас уже заключены соглашения с такими операторами, как Aliv (Багамы) и Telecel Centrafique (Центральноафриканская республика, ЦАР). Работа с абонентами начнется в следующем году.
Не Lynk-ом единым
Есть и другие технологии, позволяющие обеспечивать удаленные регионы связью. Недавно стало известно о компании Cambium Networks, которая получила лицензию от Facebook на использование
Компания использует вместо кабелей ячеистую mesh-топологию. Беспроводные элементы сети, размер которых не превышает нескольких десятков сантиметров, размещаются на столбах и крышах. Они обеспечивают местных жителей связью и взаимодействуют друг с другом. Благодаря возможности прокладывать альтернативные соединения между узлами пропускная способность остается стабильной вне зависимости от внешних факторов.
Сейчас эта технология тестируется на Аляске, где остается множество регионов со слабым или вовсе отсутствующим покрытием сотовой сети. Компания планирует разместить свою сеть в примерно 7000 локаций Аляски. В ближайшем будущем технологию планируют развивать.
Комментарии (35)
iliasam
02.10.2021 09:53+6Технических подробностей в статье очень мало.
Насколько я понял, речь идет про GSM (2G). Спутники выведены на орбиту 500 км.
Кроме компенсации допплеровского сдвига частоты, разработчиком приходится еще и подправлять задержки сигнала, так как в стандарте GSM есть ограничение на дальность — 35 км.
Есть патент еще такой патент компании: patents.google.com/patent/US10985834B2ptica_filin
02.10.2021 10:40500 км - это примерно как у Starlink. Спутник довольно быстро пролетает, за несколько минут. Получается, сеть появляется ненадолго...
Astroscope
03.10.2021 00:04+1Спутник довольно быстро пролетает, за несколько минут.
В лучшем случае минут пятнадцать, это если будет пролетать приблизительно через зенит. А так да, и того меньше.
Mingun
02.10.2021 10:57+2И что же, смартфон вот так возьмет, и вместо нескольких километров до базовой станции начнет передавать данные на минимум 100 км? По-моему, фантастика
Daimos
02.10.2021 13:19А что мешает радиоволнам распространяться дальше 35 км ? Тем более в GSM есть технология удвоенных таймслотов, обеспечивающая дальность 70км спокойно.
Mingun
02.10.2021 15:16Ничего не мешает, но вот хватит ли мощности? Все-таки в 50-100 раз увеличить (а то и больше, там же наверное не линейная зависимость от расстояния, а похуже)
ptica_filin
02.10.2021 17:37+1Зависимость квадратичная. Но при распространении вдоль земли ещё мешает растительность, здания, ЛЭП и т.д. Вносят дополнительные затухания. А по пути до спутника прямая видимость, и в лучшем случае облака.
Из зданий эта система вряд ли будет работать.
По мощности... Радиолюбители саязываются с помощью сигнала, отражённого от Луны. Говорят, что от 50 Вт уже получается. А Луна гораздо дальше, плюс потери сигнала при отражении.
Astroscope
03.10.2021 00:44+3Радиолюбители саязываются с помощью сигнала, отражённого от Луны.
Это технически сложный вид связи, поэтому немногие занимающиеся им являются заслуженной "элитой" среди радиолюбителей.
Говорят, что от 50 Вт уже получается.
Вы о какой мощности сейчас? EIRP? Нет, не получится. А если с хорошими (в данном контексте значит узконаправленными) антеннами - то маргинально, но да, может получиться, в основном за счет вычислительной мощности компьютеров и, главное, хороших антенн другого корреспондента. Традиционный телеграф (азбука Морзе), который принимают на слух, здесь вряд ли сработает - вместо этого используют нехитрый алгоритм, по которому длительное время передают кодированный сигнал с многократной избыточностью, а на приеме эта заведомая избыточность и длительное время передачи позволяют вытянуть полезный сигнал из шумов.
ptica_filin
03.10.2021 13:29Да, антенны у них узконаправленные, но зато и расстояние в тысячу раз больше. Это сразу 60 децибел.
Опять же, сейчас серийный спутниковый телефон со всенаправленной антенной и выходной мощностью 0,6 Вт спокойно связывается со спутником на геостационаре (!). Значит, 2 Вт для связи на 500 км точно хватит.
Astroscope
03.10.2021 21:00Да, антенны у них узконаправленные, но зато и расстояние в тысячу раз больше. Это сразу 60 децибел.
Я встречал такие оценки потерь на трассе:
Для 144MHz - 253dB
Для 1296MHz - 271dB
Это очень много. Но с ростом частоты удается создавать более узконаправленные антенны.
Опять же, сейчас серийный спутниковый телефон со всенаправленной антенной и выходной мощностью 0,6 Вт спокойно связывается со спутником на геостационаре (!).
У серийных спутниковых телефонов чаще QFH антенны, у них выгодная для спутниковой связи диаграмма направленности (кардиоида с сильным подавлением в надире) и круговая поляризация. Оценочно их "усиление" порядка 4~4.5dBic.
Astroscope
03.10.2021 00:32+4но вот хватит ли мощности?
Хватит. Я спутник на орбите высотой около семиста километров и мощностью 0.25W слышу на обычную антенну портативной радиостанции ("резинку") уже градусов с двадцати - это более полутора тысяч километров, а с простой направленной антенной, достаточно маленькой и легкой, чтобы держать ее в руке и направлять на слух, так и того ниже, т.е. и того дальше. Смехотворные по спутниковым меркам расстояния наземной связи вызваны приветствиями для радиоволн. Какова мощность телефона? Считается, что среднестатистический GSM-900 должен (может) иметь мощность до 2W (приблизительно на порядок больше моего примера с другим спутником).
Все-таки в 50-100 раз увеличить
Это породит множество технических и юридических проблем. Небольшой запас крайне желателен, большой запас крайне нерационален.
не линейная зависимость от расстояния
Напряженность электромагнитного поля обратно пропорциональна квадрату расстояния от его источника.
Mingun
03.10.2021 09:15+1Слышать то вы может и слышите, а как насчет передачи? Напоминаю, что спутник передает на землю узким лучом, а у смартфона передатчик должен быть вненаправленным. Даже если у спутника луч в 1/8 сферы (т.е. телесный угол с прямыми углами между осями) и это, конечно, громадное преувеличение, это значит, что его 0,25 Вт в луче эквивалентно 2 Вт на всю сферу. Так что как бы не оказалось, что ваш спутник на самом деле на порядок мощнее, чем телефон.
Astroscope
03.10.2021 11:40+1Слышать то вы может и слышите, а как насчет передачи?
Спутник, о котором я говорю (их несколько разных, в принципе похожих по техданным и высоте орбиты, поэтому это частный конкретный пример общего), имеет два четвертьволновых штырька вместо антенн - один на диапазон частот приема с земли, второй на диапазон частот передачи на землю. То есть ни о какой направленности речь не идет. Если его мощность равна четверти ватта и я его слышу, а моя мощность равна где-то 4~5W, то есть на порядок больше, то спутник меня тоже услышит. Конкретно с этим спутником (и подобными) проблема в другом: иногда собирается много конкурирующих желающих установить связь через, поэтому все желающие создают друг другу помехи и на приемнике спутника получается каша. А если никто не мешает (в неудобное для большинства время суток, например), то спутник принимает наземных абонентов надежно, лучше чем наземный абонент принимает даунлинк спутника.
Напоминаю, что спутник передает на землю узким лучом, а у смартфона передатчик должен быть вненаправленным.
Напоминаю о принципе взаимности антенн. Узконаправленная антенна "усиливает" (в кавычках, потому что не усиливает, но так принято говорить, даже в серьезной технической литературе) в равной мере сигнал на передачу и на прием.
Даже если у спутника луч в 1/8 сферы (т.е. телесный угол с прямыми углами между осями) и это, конечно, громадное преувеличение, это значит, что его 0,25 Вт в луче эквивалентно 2 Вт на всю сферу.
Все верно в теории. На практике тот спутник, о котором я говорю, имеет куда как худшую для даунлинка диаграмму - не равную, но где-то несильно далекую от изотропной. Большие спутники действительно располагают сравнительно направленными антеннами; с ростом диапазонов частот растет и направленность. Если среднестатистический вещательный спутник диапазона C покрывает более-менее всю видимую поверхность земли, то для среднестатистического вещательного спутника Ku диапазона обычно технически возможно выделять споты размером с десятые доли континента, а иногда и того сильно меньше, что активно используется на практике как для разделения доступа к контенту по территориальному признаку, так и для одновременного использования одних и тех же частот (полоса вроде большая, но но все же ограниченная, а возможности современных спутников по несению транспондеров превышают ширину полосы, поэтому одновременное использование одинаковых частот уже фактическая необходимость) без взаимных помех приему.
Так что как бы не оказалось, что ваш спутник на самом деле на порядок мощнее, чем телефон.
Спутник не мой, я к моему сожалению отношения к его постройке и запуску не имею - это был бы фантастический опыт как для радиоинженера. Пусть даже ничего реально сложного там нет, сам по себе проект довольно редкий и поучаствовать в нем исключительно трудно именно из-за редкости, а вовсе не из-за технических трудностей, которые необходимо преодолевать. Впрочем, сейчас детали для постройки подобных спутников можно купить в интернет-магазине (гуглите, я находил ради любопытства, но сейчас не вспомню где), равно как и запуском попасть в какую-то условно-благотворительную группу (тоже гуглите, тут я не компетентен, интернеты знают больше). Точных цен не знаю, это к хаброколлегам, освещающим космическую область, но сегодня частный спутник, изготовленный самолично на кухне и запущенный по заказу отдельного энтузиаста, превращается из "категорически нет, даже смешно такое думать" в "очень дорого, сам не потяну, но в общем-то можно".
OnlySlon
02.10.2021 11:19+4Выглядит странно, как минимум чтобы компенсировать доплеровское смещение DL нужно знать где находится абонент. Один абонент, а их больше одного. А сдвиг несущей можно компенсировать только для одного. Выглядит как тема для выкачивания денег для инвесторов.
Sun-ami
02.10.2021 12:58+1Одинаковую компенсацию доплеровского смещения можно использовать для довольно большой области, в которую полностью поместится деревня в тайге, маленький остров, туристический лагерь, или корабль. А для других областей зоны покрытия можно использовать другие несущие — благо, эфир не занят другими операторами сотовой связи, потому что эта система предназначена для районов с отсутствием обычного покрытия сотовой связью.
Popadanec
13.10.2021 15:10На Земле дальность приёма ограничена горизонтом и деревьями/зданиями на пути.
В космос 500+ без проблем, главное чтобы сигнал от ионосферы не отражался.
Goodwinnew
02.10.2021 11:19+4Вай. Какие у них удивительные "обычные" смартафоны с мощность передатчика на 500 км...И что это за обычные смартафоны с 2G... Они вообще еще бывают?
Я понимаю, еще принять сигнал с расстояния 500 км не проблема (если передатчик мощный и антенна приемника хорошая).
Но вот как отправить сигнал с маломощного устройства на 500 км...
Что-то темнят ребята.
anonymous
00.00.0000 00:00
R820T2
02.10.2021 14:05+20,5 Вт спутник сатком 35000 км легко, в смартфоне 2 Вт мощность
Mingun
02.10.2021 15:40+2С другой стороны, спутнику светить узким лучом не Землю, а у смартфона передатчик всенаправленный
ptica_filin
03.10.2021 13:20У аппаратов для спутниковой связи антенны тоже не особо направленные, а по ним звонят.
http://iridium-ural.ru/product/thuraya-xt-pro-dual/
Спутники Турайи находятся на геостационарной орбите.
frozzzen
04.10.2021 21:26Сатком, он же "телефон Рэмбо", работает на передатчиках до 1 вт. И действует до сих пор. А это проект 80-х годов, если мне склероз не изменяет. 250 мгц с круговой поляризацией. Там есть несколько открытых каналов, на которых нехорошие люди много разговаривают на португальском и испанском. https://www.youtube.com/watch?v=UgZlQHuL6V0
Stalker_RED
03.10.2021 01:03+1И что это за обычные смартафоны с 2G... Они вообще еще бывают?
Вы удивитесь. Загляните в спецификации своего телефона. Или вот в новинку, типа iPhone 13, там тоже есть 2G.
Пока в мире довольно много выше 2G, и покрытие у них обширное. А совместимость почти ничего не стоит.
HellKaim
02.10.2021 19:14Просто оставлю это тут
alexzeed
03.10.2021 11:56Это не он :) Это четвертый, а пишут про шестой https://space.skyrocket.de/doc_sdat/lynk-06.htm, что "наконец получилось" - видимо, на предыдущих получалось не очень.
Вот он на Heavens Above даже есть: https://www.heavens-above.com/satinfo.aspx?satid=48938, можно попытаться поймать что-то широковещательное (анонс сотовой сети, не знаю как он правильно зовется у телеком инженеров), если он постоянно передает, а не только над тестовыми регионами включается. Интересно было бы попытаться поймать его сигнал обычным телефончиком, может для надежности не смартфоном, а чем-нибудь подревнее, из конца 90-х. Наклонение 97.5, летает над всей поверхностью Земли.
HellKaim
04.10.2021 01:00О. здорвово что поправили. Спасибо!
Да, конец 90х будет в самый раз. Я не могу найти точное описание как "вещается" сеть, но точно помню что там есть номер, который мы знаем под буквенными Мегафон, Билайн, МТС и т.п. который и определяет собственно - сеть.
Я думаю вот тут можно почерпнуть http://openbts.org/
Вообще же, я не могу понять как спутник слышит терминал, (Mobile Station в терминологии GSM) учитывая зашуленность и слабость сигнала. Понятно как это получается у телефона - если у меня достаточно мощьный передатчик, я могу "прогреть" воздух так, что терминал будет принимать меня хорошо. Но вот в обратную сторону... Это старый принцип усиления WiFi - я могу поставить хорошую антенну на прием и хорошую на отдачу и роутер за 400 метров меня будет слышать хорошо... пока гроза не начнется.
А в 2G "гроза" постоянная. Да и скорость пролета спутника колосальная. И поворот антенны нужен определенный, чтоб "отразилось от луны"...
Телефону нужно успеть увидеть сеть, зарегистрироваться в ней и совершить какое-то полезное действие. Если бы у них была группировка, то это уже был бы OneWeb\Starlink и встали бы проблемы межспутниковой коммутации и сброса канала на землю.
psydvl
02.10.2021 19:26Насколько знаю современные радиомодули в смартфонах очень внимательно сертифицируют на среднерабочее излучение, чтобы влияние на организм было в пределах какой-то величины. А тут будут уже пиковые частоты. Не будет ли это решение нести слишком большой вред организму?
HellKaim
04.10.2021 01:02Ну, на старых нокиа и сименс было гнездо для внешней антенны. Там в машинах они испольховались часто, когда антенна на крышу ставилась. Сегодея у Шкоды есть "ретранслятор", когды в спецкармашке сигнал перенаправляется на внешнюю антенну.
Так что это не проблема. А вот с обычным современным смартфоном, да еще и с антенной кау у айфона, смотрящей в землю (тут сарказм легки) на узкой улице между домами в 10+ этажей....
tweekaz
02.10.2021 23:24+8Для того, чтобы добиться устойчивой связи со спутником, инженерам компании пришлось найти способ избегать интерференции с другими телефонами. Как именно это было сделано — пока не сообщается, но в скором времени компания расскажет больше подробностей о своих технологиях.
Мы же не на новостном портале.
Смысл писать статью для технарей, не давая технический подробностей?
Viceroyalty
Заголовки красного цвета это случайность или проявление неуважения к хабровчанам?
Вроде бы корпоративный блог, но статья выглядит пёстро.
Protos
Не согласен
yadobr
Интересная градация. Случайность или неуважение.
Как будто других причин быть не может
Viceroyalty
Выделение текста красным — дурной тон, какие тут еще причины?
Viceroyalty
Еще и в хаброкарму наминусовали…