SpaceX: ждём интернет Илона Маска

Новый дизайн может удвоить пропускную способность будущих систем «Интернет из космоса».

Спутники пока не играют важной роли в мировой интернет-инфраструктуре. Однако вскоре это может измениться.

В течение следующего десятилетия новое поколение спутников может заложить основу для «Интернета из космоса», говорит Анкит Сингла, профессор Лаборатории сетевого дизайна и архитектуры ETH Zurich. Его команда исследует, как улучшить производительность крупных компьютерных сетей, в том числе Интернета.

Используя достижения в технологиях сокращения затрат в космическом секторе, новые спутниковые системы будут использовать тысячи спутников вместо десятков спутников, использовавшихся в предыдущих системах. Лазерный свет может затем связать эти спутники друг с другом, чтобы сформировать сеть.

Покрытие, которое обеспечат эти спутники, может охватить отдаленные регионы, которые в настоящее время не имеют или имеют очень ограниченный доступ к Интернету. Эти регионы либо полностью не связаны, либо плохо подключены к межконтинентальным оптоволоконным кабелям, которые питают современный интернет.

ГОНКА «ИНТЕРНЕТ ИЗ КОСМОСА»

Возможности спутников LEO привели к новой оспариваемой «космической гонке», когда тяжеловесы, такие как SpaceX Элона Маска и Amazon Джеффа Безоса, бросают свои шляпы в кольцо. Эти компании разрабатывают крупномасштабные спутниковые группировки с тысячами до десятков тысяч спутников. Они будут вращаться вокруг Земли со скоростью 27 000 км / ч (16 777 миль в час) на высоте около 500 км (около 311 миль) (традиционные геостационарные спутники вращаются на отметке 35 768 км (22 225 миль).

«… МЫ ДОЛЖНЫ ПЕРЕОСМЫСЛИТЬ ПРАКТИЧЕСКИ ВСЕ АСПЕКТЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНТЕРНЕТА В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ».

Например, SpaceX уже запустил свои первые 120 спутников и планирует предложить спутниковый широкополосный интернет-сервис с 2020 года. В дополнение к глобальному охвату технология, используемая в «Интернете из космоса», обещает высокие скорости передачи данных без основные задержки в передаче данных. Задержка, как называют компьютерные ученые эти задержки, значительно ниже, чем у геостационарных спутников и даже у подземных волоконно-оптических линий связи на большие расстояния.

«Если эти планы увенчаются успехом, это станет огромным шагом вперед в мировой интернет- инфраструктуре» , — говорит Дебопам Бхаттачерджи, кандидат наук, работающий с Singla, чтобы исследовать оптимальный дизайн сетей для широкополосного интернета на основе спутников, чтобы гарантировать высокую пропускная способность, без задержки потока данных.

ДОСТАВКА ИНТЕРНЕТА СО СПУТНИКОВ

Новые исследовательские проблемы, связанные с «интернетом из космоса» по сравнению с «интернетом на уровне земли», связаны с тем, что спутники находятся в движении. Спутники представляют собой узлы, через которые проходят данные. Поскольку спутниковые узлы постоянно меняют свое положение относительно друг друга, они образуют высокодинамичную сеть.

Напротив, транзитные узлы, принадлежащие «интернету на уровне земли», не меняют своего местоположения или положения. В результате, в значительной степени статическая инфраструктура «Интернета на уровне земли» не отвечает тем же требованиям, что и для «Интернета из космоса».

«НАШ ПОДХОД МОЖЕТ УДВОИТЬ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СПУТНИКОВОГО ИНТЕРНЕТА».

«Чтобы внедрить спутниковый широкополосный интернет, нам необходимо переосмыслить практически все аспекты функционирования интернета в настоящее время», — говорит Сингла.

Он объясняет, что, поскольку спутники летают очень быстро и в густых скоплениях, для спутникового интернета требуются более эффективные подходы к проектированию сети. Даже концепции дизайна, используемые для мобильных сетей на высокоскоростных поездах, дронах и самолетах, не могут быть легко переданы на спутники.

В настоящее время Бхаттачерджи и Сингла разработали математическую модель, которая демонстрирует, как можно существенно улучшить дизайн сети в космосе. Они проверили свой подход к проектированию на примере SpaceX и Amazon, но его можно применять независимо от технологии конкретной компании.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ СЕТИ

Разработанная исследователями концепция дизайна полностью основана на высокой временной динамике спутников на околоземной орбите. Ключевой вопрос, который они сначала задали, был: как ученые могут объединить тысячи спутников для достижения наилучшей производительности сети? Ответ не прост, поскольку каждый спутник может иметь не более четырех подключений к другим спутникам.

Интуитивно можно подумать, что спутники всегда подключаются только к ближайшим спутникам. Однако, по словам Бхаттачерджи, это предположение слишком ограничительно. Спутники могут хорошо соединяться с более удаленными спутниками. Чтобы максимизировать эффективность передачи данных, на самом деле было бы более эффективно, если бы данные использовали более длинные соединения, но пересекали меньше узлов (спутников). В конце концов, процесс передачи данных через узел также потребляет ресурсы, тем самым сокращая ресурсы, доступные для других соединений.

Тем не менее, уменьшение количества узлов в пути для повышения эффективности не должно ставить под угрозу длину сквозного пути. В противном случае это приведет к ухудшению времени ожидания. Кроме того, важно, чтобы межспутниковые соединения не менялись слишком часто, поскольку установление новых соединений может занять десятки секунд, в течение которых данные не могут быть обменены.

Идея, лежащая в основе подхода исследователей, заключается в том, что связи между спутниками будут строиться на основе специализированных повторяющихся схем. Наиболее подходящий шаблон зависит от геометрии спутниковой группировки и входного трафика сети. Ключевым моментом является то, что схема подключения повторяется на каждом спутнике в сети, причем все спутники подключены одинаково, а соединения остаются стабильными во времени.

В случае SpaceX новая концепция дизайна повышает эффективность сети на 54% по сравнению с текущим подходом; для Kuiper (Amazon) повышение эффективности составляет 45%.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

4 + четыре =