По-настоящему глобальная сеть: как технологические компании планируют сделать интернет вездесущим

Вы привыкли воспринимать интернет как данность? Около 4 миллиардов людей могут вам только позавидовать. По информации ООН, 57% населения планеты все еще не имеют регулярного доступа к сети. Проблема, в первую очередь, касается жителей бедных стран и территорий за пределами городской черты, куда технически сложно или слишком дорого проводить традиционную инфраструктуру. С точки зрения бизнеса, ИТ-гиганты упускают пусть не самый калорийный, но уж точно огромный кусок рыночного пирога. Чтобы превратить еще больше людей в клиентов, крупные технологические компании усердно размышляют над новыми способами доставки интернета. Уже сформировался своеобразный авангард, куда вошли Alphabet, Facebook, OneWeb и SpaceX со своими амбициозными идеями. В ход идут воздушные шары, спутники, лазеры и дроны.

Alphabet

Alphabet, материнская компания Google, постепенно воплощает план под названием Project Loon. В рамках проекта организация запускает в стратосферу специально оборудованные воздушные шары, которые создают беспроводное интернет-покрытие. В перспективе после запуска достаточного количества аппаратов они должны охватить всю планету начиная с труднодоступных для наземных коммуникаций районов: гор, архипелагов и прочих.

Один из воздушных шаров, запущенных под инициативой Project Loon. Фото: Alphabet

Аэростаты с размером надувной оболочки 15 на 12 м дрейфуют выше 18 км над землей, где не летают самолеты и не действует большинство погодных условий. Хитроумное программное обеспечение анализирует поведение ветра, а затем, регулируя высоту шаров, направляет их в нужные потоки воздуха. В результате аппараты придерживаются запланированных траекторий полета. Служба поддержки фиксирует координаты каждого аэростата по GPS и производит замену, когда тот опускается на землю после износа или в случае поломки оборудования. Alphabet создает специальные зоны для безопасной посадки, но также оснащает аппараты парашютами для аварийных ситуаций. По результатам тестов, в среднем один шар может находиться в воздухе без обслуживания около 100 дней.

Команда Project Loon старательно готовит аэростаты к запуску. Фото: Alphabet

Каждый летательный аппарат несет на борту несколько приемопередатчиков. Один из них служит для связи с устройствами конечных пользователей по стандарту LTE, второй — для высокоскоростного обмена данными между аэростатом и оборудованием провайдеров. Взаимодействие двух беспроводных каналов открывает пользователям доступ к интернету, причем воздушные шары передают сигналы друг другу с помощью антенн, образуя распределенную сеть. Для надежности ко всем аппаратам подключают резервную радиоаппаратуру, которая активируется при выходе из строя основной. Днем электроника работает благодаря солнечным батареям, они также заряжают литий-ионные аккумуляторы, питающие оборудование ночью.

Шары перемещаются в основном с помощью ветра, что существенно экономит энергию.

Alphabet собирается заключить партнерство с телекоммуникационными компаниями в разных странах, чтобы использовать их частотные диапазоны для передачи сигнала через воздушные шары. В организации считают, что смогут предоставить клиентам скорость, сопоставимую с текущими возможностями LTE/4G сетей, проведенных наземными способами. А это, на минуточку, 10-20 Мбит/с. К слову, Alphabet разработала специальные антенны, которые можно устанавливать в домах для улучшения сигнала. Если верить компании, каждый летательный аппарат обеспечивает покрытием площадь в радиусе 20 км и способен обслуживать сотни пользователей одновременно.

Антенна для приема сигнала от аэростатов и самый юный пользователь. Фото: Alphabet

Анонс Project Loon состоялся в июне 2013 года. Все началось с запуска 30 аэростатов на новозеландском острове Южный, которые обеспечили интернетом небольшую группу тестовых пользователей. В скором времени воздушные шары взлетели над Калифорнийской долиной и Северо-восточным регионом Бразилии. Проект продолжает развиваться как с точки зрения оборудования, так и в количественном плане. Этим летом мы сообщали о подписании договора между Alphabet и правительством Шри-Ланки, согласно которому в 2016 году страна станет первой в истории полностью охваченной интернет-покрытием с помощью аэростатов. По последним новостям, за Шри-Ланкой последует Индонезия, где доступ ко Всемирной паутине пока тоже является роскошью.

Facebook

Facebook при поддержке Ericsson, Samsung, Opera, Nokia и Qualcomm развивает проект Internet.org, который должен сделать интернет общедоступным. Одно из приоритетных направлений его работы — создание сложной многоуровневой системы коммуникаций, более совершенной в экономическом и техническом аспектах, чем уже существующая. В проблемных районах, где малоэффективно проводить сеть по земле, Цукерберг и его команда намерены использовать спутники и дроны. Возможность реализации этой затеи изучают сотрудники Connectivity Lab, специального подразделения Facebook.

В качестве оптимального способа доставки интернета на территории со средней плотностью населения эксперты рассматривают передачу сигналов через беспилотники. В марте глава Facebook заявил о тестовом запуске ранней версии такого аппарата под названием Aqilla. По словам Цукерберга, финальный вариант будет иметь размах крыльев больше, чем у Boeing 737, и весить при этом меньше автомобиля. По задумке, такие дроны смогут месяцами летать на высотах от 18 до 28 км в свободной от непогоды и самолетов зоне до замены службой поддержки. Предположительно, аппараты будут работать от солнечных батарей днем и от заряжаемых аккумуляторов ночью, как и аэростаты Alphabet.

Один из дронов Цукерберга. Надеюсь, они не будут падать нам на головы. Фото: Facebook

Параллельно с производством дронов Facebook осваивает лазерную технологию передачи данных FSO (Free Space Optics — оптика свободного пространства).

В теории, FSO позволит летательным аппаратам обмениваться сигналами между собой, а также с наземным оборудованием с более высокой скоростью и минимальными затратами энергии, чем традиционные радиоволны. Но технология находится на стадии тестирования, инженерам еще предстоит решить вопросы точного наведения лучей и обхода препятствий вроде облаков и других погодных явлений. В Connectivity Lab допускают оснащение беспилотников радиоэлектроникой в качестве запасного средства передачи и приема сигнала для тех случаев, когда лазеры не смогут работать. Пока неясно, как конечные пользователи будут подключаться к этой системе.

По подсчетам Facebook, покрывать сетью обширные слабозаселенные территории с помощью дронов невыгодно. Поэтому компания рассчитывает доставлять интернет в подобные зоны через спутники. Один такой аппарат может охватить гигантскую площадь, и хотя сигнал будет рассеиваться, относительно небольшому количеству пользователей его качества должно хватать. Пока инициатива далека от воплощения, как и проект с дронами, и существует, по большому счету, только в планах компании. Сейчас Facebook присматривается к двум вариантам спутников: низкоорбитальным для высот 160-2000 км, и аппаратам для геосинхронной орбиты, расположенной в 35786 км от поверхности.

А это концепт спутника Цукерберга. Фото: Facebook

У каждого варианта свои сильные и слабые стороны. Низкоорбитальные спутники расположены ниже, а потому обмен сигналами с ними происходит быстрее. Но они не перемещаются с той же скоростью, с которой вращается Земля вокруг своей оси, поэтому для поддержания стабильного покрытия нужны группы таких аппаратов. А вот спутники на геосинхронной орбите движутся по ней вместе с вращением планеты, всегда находясь над отведенными для них участками. Таким образом, одного подобного аппарата достаточно для поддержания стабильного покрытия на закрепленной за ним территории. В то же время из-за большой высоты сигнал доходит не столь быстро. Чтобы повысить эффективность передачи данных, в Connectivity Lab изучают перспективы внедрения лазерной технологии FSO не только для дронов, но и для спутников.

В октябре Цукерберг сообщил о совместной работе Facebook и французского оператора спутниковой связи Eutelsat над запуском AMOS-6, первого спутника в целях проекта Internet.org. Аппарат еще конструируют, но его запуск на геосинхронную орбиту должен состояться уже в 2016 году. Партнеры рассчитывают обеспечить интернет-покрытием территории Западной, Восточной и Южной Африки.

Разработка AMOS-6 в самом разгаре. Фото: Facebook

Чтобы реализовать свои замыслы в глобальных масштабах, Facebook понадобятся годы. Компания должна не только довести до ума новые технологии, но также решить массу организационных моментов. К примеру, лишь на урегулирование вопросов с радиочастотами для обмена данными, по прогнозам Connectivity Lab, понадобится 5-7 лет. С лазерами, скорее всего, придется еще сложнее.

OneWeb и SpaceX

Facebook — не единственный игрок на рынке, который открыто рассуждает о запуске интернет-спутников на низкую орбиту. Как минимум в игре еще две компании: OneWeb Грега Уайлера, парня с огромным опытом работы в сфере космических телекоммуникаций, и SpaceX знаменитого Илона Маска. Хотя у этих организаций немало общего, у каждой свои стратегии, технологии и бизнес-модели.

В начале года небезызвестный предприниматель Ричард Брэнсон сообщил о планах Qualcomm и собственной компании Virgin Group инвестировать 2 миллиарда долларов в интернет-проект OneWeb. Вместе они собираются вывести в космос 648 миниатюрных спутников (больше, чем суммарное количество ныне активных орбитальных аппаратов), чтобы окутать планету глобальной сетью. Благодаря новым технологиям эти спутники будут в четыре раза легче стандартных: около 110 кг против 450 кг. Доставлять их на орбиту планируют с помощью компактных ракет-носителей LauncherOne, запуская те с воздушного судна White Knight Two. Оба типа аппаратов предоставит Virgin Galactic, дочерняя компания Virgin Group. По мнению Брэнсона, такая техника обеспечит «гораздо более эффективную» доставку, нежели громоздкие ракеты прошлого. В июне к проекту присоединилась авиастроительная компания Airbus, взяв на себя производство спутников для OneWeb. Предположительно, первые плоды их сотрудничества окажутся на орбите в 2018 году.

Воздушное судно White Knight Two и ракета-носитель LauncherOne во всей красе. Фото: Virgin Galactic

Компания Уайлера собирается расширить покрытие традиционных интернет-провайдеров, предоставив тем платный доступ к своей спутниковой системе. Конечные пользователи смогут подключать к ней смартфоны, компьютеры и прочие устройства с помощью специальных беспроводных терминалов. Последние будут принимать сигнал от спутников и конвертировать его в LTE, 3G или WiFi. OneWeb обещает сделать терминалы недорогими, удобными и простыми в использовании. Пользователи смогут самостоятельно устанавливать их на крышах домов и автомобилей, выбирать модели с солнечными панелями и аккумуляторами в комплекте. По словам Уайлера, терминалы предложат пропускную способность 50 Мбит/с при задержке в 30 мс. Спутниковая система OneWeb должна заработать в 2019 году.

Пользовательские терминалы для подключения к спутниковой сети. Фото: OneWeb

Почти одновременно с заявлением OneWeb свои планы относительно спутникового интернета раскрыла SpaceX. Илон Маск рассказал журналистам Bloomberg, что его компания хочет реализовать похожий проект, но еще большего размаха: потребуется 10 миллиардов долларов, а первых результатов не стоит ждать раньше 2020 года. В январе Маск озвучил намерение запустить 4000 спутников и сообщил о получении 1 миллиарда долларов на развитие проекта от компаний Fidelity и Alphabet. 10 июня SpaceX запросила у американского правительства разрешение на запуск 6-8 тестовых спутников, назначенный на 2016 год, с целью испытать работу антенн. Будучи производителем космической техники, SpaceX сможет запускать спутники своими аппаратными средствами. Компания работает над технологией многоразового использования ракет, которая должна существенно удешевить доставку на орбиту.

В планах SpaceX тоже значатся беспроводные терминалы для подключения потребителей к спутниковой системе. Предположительно, их стоимость составит $100-$300 долларов. Но по-видимому, компания собирается продавать свои услуги не локальным провайдерам, куда нацелилась OneWeb, а конечным пользователям. В теории, клиенты получат «недорогой и высокоскоростной» доступ к интернету. «Мы сфокусированы на создании глобальной коммуникационной системы, которая может стать масштабнее всех сегодня известных», — рассказал Маск Bloomberg Businessweek. Основатель SpaceX — человек, во всех смыслах, космических амбиций, который не привык размениваться по мелочам. Деньги, вырученные компанией за телеком-услуги на Земле в неопределенном будущем могут пойти на строительство марсианской колонии.

Конечной целью своего проекта Илон Маск видит обеспечение интернетом Марса.

Как бы там ни было, между предпринимателем и его мечтой остается немало препятствий. После крушения в июне этого года ракеты Falcon 9, которая в будущем могла бы доставлять спутники на орбиту, официальная риторика SpaceX стала скромнее. Вскоре после неудачного запуска Маск выразил сомнения по поводу успеха интернета из космоса. «Мы хотим быть очень осторожными с реализацией, чтобы не истощить себя», — заявил он на конференции Space Station Research and Development в Бостоне. Вслед за основателем SpaceX осторожность высказала президент компании Гвин Шотвелл, назвав интернет-проект «спекулятивным». Шотвелл не уверена в том, смогут ли они построить настолько эффективную систему, чтобы конкурировать с наземными провайдерами.

Хьюстон, у нас проблема: ракета Falcon 9 терпит крушение. Фото: фрагмент трансляции NASA

Как известно, спутниковый интернет уже существует некоторое время. Но из-за больших задержек сигнала его сложно сравнивать с услугами традиционных операторов. Смогут ли перечисленные компании изменить правила игры с помощью новых технологий — покажет очередная космическая гонка.