В статье рассмотрены перспективы разработки нового проекта беспроводного радиодоступа во Всемирную информационную Сеть Интернет, использующего применение технологии Wi–Fi и низкоорбитальных космических аппаратов (КА) в качестве ретрансляторов.
Появившийся в последнее время в Интернете термин «Аутернет» (Outernet)
[1] введен применительно к перспективному проекту использования технологии Wi–Fi в глобальном масштабе. Утверждения некоторых авторов , популяризующих этот проект, что он предназначен или даже способен заменить Интернет, строго говоря, явно не корректно, поскольку Интернет при этом остается, как и был, Всемирным информационным контентом, попытки обеспечить ему глобальный беспроводный радиодоступ наблюдаются уже давно с прогрессом в науке и технике радиосвязи. Проект Outernet разработала международная исследовательская проектная организация – фонд MDIF (MediaDevelopmentInvestmentFund – Инвестиционный фонд по медиаразвитию). Она же и ввела в обход этот термин, полагая, что по проекту пользовательская сеть на Земле представляет собой «гигантский аналог маршрутизатора — роутера Wi–Fi», обращенного для доступа к «Всемирной Паутине WWW» (WorldWideWeb) через сеть ретрансляторов.
Радиодоступы к Интернету
Региональный радиодоступ к WWW широко применяется, начиная с использования геостационарных космических аппаратов (КА) – спутников Земли и в развитии – посредством использования наземных вещательных радиоканалов. Материалы по использованию для этих целей телевизионных (ТВ) каналов, включая, так называемые, «белые частоты», публиковались в статье (2). Также для этих целей можно применять летательный аппараты над областью радиодоступа, такие как пилотируемые и беспилотные самолеты, аэростаты и дирижабли.
По оценкам футурологов в настоящее время 2/3 населения Земли, а это около 4,5 млрд. человек, не имеют доступа к Интернету, в основном это слаборазвитые страны и страны с формирующимися рыночными отношениями. Для таких стран поисковый гигант Интернета Google выступил с инициативой разработать недорогой, по их оценкам, проект по беспроводному радиодоступу в Интернет. В лаборатории Google Х ProjectLoon [3] выбрали радиодоступ в Интернет с «непривязанных», свободно парящих аэростатов с аппаратурой ретрансляторов на высоте около 20км (по барометрическим измерителям), т.е. выше трасс рейсовых полетов гражданских самолетов. Срок эксплуатации одного аэростата составляет примерно 100 дней. Пилотный проект реализован и тестируется в Новой Зеландии, выбранной в качестве достаточно компактного и гористого региона, для которого наземный беспроводной Интернет трудно реализуем. Аэростаты в стратосфере обеспечивают радиодоступ в Сеть со скоростью мобильного стандарта 3G. В испытаниях задействованы 30 аэростатов и около 50 наземных базовых станций (БС), которые обеспечивают сервис проекта наземными службами. На БС используются специальные антенны, которые перехватывают сигналы, транслируемые аэростатами на территорию Земли в радиусе 20 км с центром на БС, и антенны для раздачи сигналов пользователям, как в мобильной радиосвязи. Используется протокол доступа, по которому имеется возможность транслировать Интернет – сигнал не только одному пользователю по запросу, но и целой группе адресов ) конференц-связь) на определенной территории, т.е. выбирать тип связи на основе коллективного контента. В случае успеха проекта планируется запустить его по всему миру, подняв аэростаты-трансляторы выше в область стратосферы, где имеют место устойчивые воздушные потоки относительно поверхности земли.
Низкоорбитальный проект «Теледезик» (Teledesic)
Так как применение космических аппаратов (КА) – геостационаров в качестве ретрансляторов имеет известные ограничения, обусловленные конечностью числа рабочих точек стояния КА на орбите, заметной стоимостью пользовательской аппаратуры и габаритами антенн, то внимание проектантов рано или поздно было обращено к использованию для этих целей низкоорбитальных КА, так называемых, «низколетов». Интересно отметить, что среди специалистов по спутниковой радиосвязи наблюдался достаточно серьезный скепсис относительно перспектив «низколетов», по сравнению с геостационарными КА. Этот спор закончился тем, что практика отвела свои «ниши» применения различным направлениям при освоении космического околоземного пространства для радиосвязи, в том числе и для радиодоступа в Интернет. Проект «Теледезик» представлял собой практически первую масштабную попытку использования низколетов. Основатель и владелец компании «Майкрософт» Б. Гейтс и основатель и совладелец компании «Эйпл» С. Джобс в свое время вложили большие средства в этот проект для запуска на низкую орбиту 288 спутников на первом этапе с доведением общего числа КА до 840 на конечном этапе проекта (планировалось на 2000 г.). Ставилась весьма амбициозная задача обеспечения всемирного радиодоступа к сети Интернетик двусторонним широкополосным телекоммуникациям. В проекте предусматривалось применение миллиметровых радиоволн для связи КА с БС, размещаемых по всей Земле, и оптической связи между КА для обеспечения увязки всех КА на орбитах в сеть. Интересно отметить, что проект вызвал неоднозначную реакцию мировой общественности и отдельных известных интеллектуалов, в частности писателя фантаста Артура Кларка, предложившего геостационарную орбиту еще в 1945 г. Для радиосвязи и телевидения. Проект «Теледезик» посчитали опасным в качестве возможного монопольного информационного «колпака» над человеческой цивилизацией, что могло использоваться в целях овладения и управления умами и действиями людей в отдельных регионах и всего населения Земли посредством информационного и психологического воздействия. Предполагалось, что система, которая будет облучать одновременно всю планету или отдельные регионы, сможет применяться также для агрессии посредством внедрения вирусов в компьютерные программы и сети, выведения из строя различных систем управления и т.п. Отметим, что в проекте «Теледезик» планировалось участие Харьковского НИИ «Хартрон» Космического Агентства Украины (проект «Космотранс») по организации поставок для запусков КА и пополнений их на орбиты «Теледезика» ракетоносителями производства Днепропетровского КБ «Южмаш», которые высвобождались по договору между СССР и США о сокращении числа ядерных боеголовок и средств по их запуску. Высокая стоимость проекта и очередной мировой экономический кризис не позволили реализовать этот пионерский проект и подтвердить или опровергнуть его достоинства и недостатки. Как видно сейчас, основным недостатком проекта следует считать то, что радиодоступ к Интернету в каждом из регионов Земли обеспечивался только через структуру базовых станций, а не напрямую через низколеты.
Проект «Аутернет»
Этот проект также характеризуется глобальным охватом. Используются открытые частоты Wi-Fi для радиодоступа и мало габаритные недорогие низкоорбитальные космические аппараты-ретрансляторы кубической конструкции, так называемые, «Кубсаты» (Cubesats) негерметичные, без стабилизации осей в пространстве, с солнечными батареями, размещенными на боковых поверхностях конструкции КА (см. фото в начале статьи, гдеслева показан общий вид кубсата, справа- вид на монтажные платы этой аппаратуры). Создание негерметичных кубсатов, работающих в ближнем космосе в вакууме на высоте 200км, потребовало решения задачитеплоотвода стаких энергоемких узлов бортовой аппаратуры, как передатчики радиоканалов и печатные монтажные платы с микросхемами, что было успешно обеспечено посредством применения специальных «Тепловых трубок».Мини- и микроспутники уже давно разрабатываются в ряде стран,изготавливаются и запускаются на орбиты (в том числе и в Украине попроекту«Сiч»), обычно в качестве дополнительной загрузкиракетоносителей, предназначенных для вывода вкосмос больших КА идругих полезных грузов.Кроме того, по программе утилизации ракетоносителей, вышедших из гарантийного срока, методом пуска планируется, к примеру, запуск ракеты РС-20Б «Днепр» в июне 2014 г. с групповым запуском на орбиты одновременно 34 мини-спутников, которые принадлежат нескольким странам, в том числе и Украине [4]. Вполне возможно посрокам, что среди этих спутников могут находиться и мини ретрансляторы для проекта «Аутернет». По проекту «Аутернет» множество (сотни и более) мини- и микро ретрансляторов будут представлять собой совокупность источников радиосигналов, эквивалентных всемирной паутине VI/WIN,размещенной в космосе на низкой орбите. Это позволит любому потребителю, имеющему мобильный смартфон или другой гаджет с радіоканаломWi-Fi и его привязкой к Сети (с упрощенной легализацией или даже без нее), подключаться к Интернету практически в любой точке своего местонахождения, где имеется радиодоступ кWN/1/ на открытых чacтoтaх Wi-Fi напрямую без базовых станций.Проект «Аутернет» основывается на технологи цифрового доступа, известной как «datacasting». Это решение предполагает передачу данных именно через открытые радиочастоты, благодаря чему представляется возможным использование Wi-Fi сигнала для радио доступа к «Облаку» WNN по всему миру. В 2014 году совместно с космическим агентством США NASA будет проведено тестирование проекта с использованием международной космической станции (МКС) в качестве стенда для проверки функционирования первой фазы проекта. Начиная с 2015 г., планируется поэтапное развертывание проекта по мере привлечения финансов на производство и запуск кубсатов.
Таким образом,проект«Аутернет», по сути,реализует идею проекта«Теледезик» в новых условиях и на новой научно-технической основе. В Стандартах IEEE для беспроводной связи (табл.1в [2]) по технологии Wi-Fi (WirelessFidelity) для сетей WLANпоIEEE802.11а,Ь,g,n используются открытые дециметровые диапазоны радиоволн на частотах 5,0ГГц и 2,4…2,5ГГц, гарантирующие уверенный радиоприем в свободном пространстве с простыми антеннами с малым усилением на дуальностях до300м. И только применение сети ретрансляторов на низколетах в проекте «Аутернет» обеспечивает радиодоступ к VNМI по всему миру, превращая VNМ, по сути, в «cyпep Wi-Fi» Интернет.
«Wi-Fi» Интернета
Запоследние годы технология беспроводного радиодоступа Wi-Fi стала на телекоммуникационном рынке массовой услугой, востребованность и популярность которой растет с каждым днем. Об этом можно судить по увеличивающимся продажам потребительской электроники с поддержкой стандартов 802.11а,с,n. Так, в2013 году было выпущено 1,9 млрд. устройств, способных подключаться к радиосетям Wi-Fi, а всего, по оценкам, в настоящее время в пользовании находится примерно 4млрд. Wi-Fi совместимых изделий. В прошлом году смартфоны и планшеты заняли 59% мирового рынка электроники, совместимой с Wi-Fi.
Мировой лидер по разработке вычислительной техники IBM (США) создал «суперкомпьютер на смартфонах», который получил собственное имя «Watson» в память основателя фирмы Томаса Уотсона [5]. На разработку суперкомпьютера было потрачено 4года. В проекте с открытой архитектурой (с возможностью наращивания) в пределах лаборатории использовано несколько сот смартфонов со связью через Wi-Fi. В настоящее время в компьютере реализованы эквивалентный центральный процессор на 2800 драх, оперативная память 16 терабайт и производительность 80 триллионов операций с плавающей запятой в секунду.
Вкачестве возможного применения технологии «Аутернета» приведем общие сведения еще по одном проекту суперкомпьютера с максимальным использованием идеи «Суперинтернета» [6].
Так, специалисты известной тайваньской компании НТС по производству смартфонов высказали интересную, вначале почти фантастическую идею, которую можно будет реализовать только на базе «cyпep Wi-Fi» Интернета по проекту«Аутернет». Если задействовать из VNМI через Аутернет процесс арыдажечасти смартфонов мира по подписке, в том числе на время их простоя на зарядке батареи, возможно теоретически создать распределенный по всему миру суперкомпьютер с производительностью, значительно превышающей по идее суперкомпьютер Watson.
Такую производительность своего будущего суперкомпьютера компания НТС предлагае тпотенциальным заказчикам использовать для особо важных и актуальных научных проектов во многих отраслях науки и техники, для решения которых требуются большие объемы вычислений. Для того чтобы подключить мощность своего смартфона к такой «суперидее», любому участнику проекта достаточно будет «скачать» специальное бесплатно приложение НТС PowerТоGive, которое запускается тогда, когда его смартфон имеет радиодоступ к сети VNМI через Wi-Fi.
В заключение отметим, что последние четыре десятилетия практически двигателем прогресса в области передачи данных и информатики выступает Всемирная Сеть Интернета. На начало 2014г. по данным национальных социологических служб Интернетом в Украине пользуется около 17,5 млн. жителей, из них 87% пользуются информацией Всемирной Сети практически ежедневно. Пользователи Сетью — это, в основном, население в городах с численностью, превышающей 500 тыс. жителей. Охват Интернетом явно имеет резерв роста в сельских регионах страны, а также среди людей старшегопоколения. Сростом числа пользователей смартфонами и стационарными персональными компьютерами (ПК) будет одновременно стимулироваться рост пользователей Интернетом, особенно через открытый радиодоступ Wi-Fi. Хотелось бы надеяться, что как только появится в эксплуатации спутниковая низкоорбитальная сеть радиодоступа по проекту «Аутернет», то многие нашич итатели предпримут попытку выйти через нее в Сеть ‘W/IМI, в том числе и на домашние ПК через штатные роутеры Wi-Fi. По нашим оценкам к антеннам роутеров необходимо добавить простейшие уголковые или параболические концентраторы излучения, выставить их на подоконник и направить эти улучшенные антенны, по возможности, выше горизонта. С большой долей вероятности нашим читателям обязательно удастся подключиться к «cyпep Wi-Fi» Интернету. Пожелаем им успеха!
Ссылки
- АутернетпридетнасменуИнтернетув2015году.-http:jjfrom-ua.comjtechnologyj57b4fb3911d
- СкорикЕ.«Белыечастоты»длябеспроводногоИнтернетаjjРадиоаматор.-2013.-N!!1.
- GoogleбудетраздаватьИнтернетсвоздушных
шаров.-podrobnosti.uajintemЩI2013/06/17/911817.html
- ВУкраинеготовятсязапуститьракетусроссийскогокосмодрома.-http:jjcomments.uajht/455996-ukraine-gotovyatsya-zapustit-raketu.html
- Watson(computer).-http:jjen.wikipedia.orgj
wikijWatson_(computer)
- НТСпредлагаетобъединитьпоWi-Fiвсесмартфонымиравсуперкомпьютер.-http:jjcomments.uajht/454461-htc-predlagaet-obedinit-wifi.html
Автор: Светлана Артюшенко, Евгений Скорик, г. Киев
Источник: Радиоаматор, №4, 2014
