Предлагаем вашему вниманию перевод статьи из The Economist, посвящённой американским планам обеспечения доступа к Интернету везде, где живут люди.
С начала 1990-х годов, когда Интернет вышел за пределы университетов и был освоен широкой общественностью, он демонстрировал неизменный рост. Только 2% населения мира имели доступ в Интернет в 1997 году. К 2014 году эта доля возросла до 39%, или приблизительно до 3 миллиардов человек (см. график ниже). Однако при этом еще остается 4 миллиарда, которые живут без Интернета.
Большинство из обделенных находятся в развивающихся странах мира, где лишь 32% населения имеют Интернет, по сравнению с 78% в богатых странах. И даже эти цифры скрывают за собой много местных вариаций. Лишь 19% населения Африки были интернет-пользователями в 2014 году. Как и большую часть инфраструктуры, Интернет легче всего предоставлять в городах. Людям, живущим в сельской местности, часто приходится обходиться без Интернета – даже в богатых странах.
Однако ситуация может скоро измениться. Четыре технологические компании в настоящее время реализуют амбициозные планы, которые могли бы впоследствии обеспечить быструю, высококачественную связь практически с каждым человеком на Земле. Google мечтает сделать это с помощью целой стаи надутых гелием шаров, которые будут летать вокруг земного шара. План компании Facebook требует наличия целого флота роботизированных беспилотных летательных аппаратов, работающих на солнечных батареях. А две фирмы – занимающаяся ракетами компания SpaceX и флоридский стартап OneWeb – заинтересованы в использовании целого роя дешевых, летающих на низкой высоте спутников. Предоставляя связность Интернету в целом, местные телекоммуникационные фирмы должны иметь возможность предоставлять высокоскоростное мобильное телефонной покрытие третьего или четвертого поколения в областях, расположенных далеко от крупных городов.
Подход «сверху вниз» не лишен смысла, поскольку известные наземные технологии не слишком хорошо подходят для покрытия земного шара большим количеством быстрых соединений. Предоставление кабельного соединения, распространенного в богатых городах, каждому дому на Земле будет чрезвычайно дорого стоить. Базовые станции мобильной связи позволяют избавиться от значительной части проводных сетей; однако они требуют доставки сигнала – широкополосного соединения с Интернетом. В результате быстрые мобильные сети далеко не повсеместны даже в сельских районах богатого мира. А в деревнях бедных стран о них вообще почти ничего не слышали.
Однако спутник может «увидеть» огромные участки поверхности планеты (и сам «виден» с них). Теоретически это позволяет предоставлять данные миллионам людей одновременно. Спутниковые интернет-сервисы уже широко доступны; однако цены, как правило, высоки, возможности канала передачи данных ограничены. Многие спутники связи стоят на геостационарных орбитах, на высоте около 36 тысяч километров. Это связано с двумя неизбежными недостатками. Сила радиосигнала быстро падает с расстоянием, поэтому для соединения с ними нужны мощные передатчики и надёжная поставка электроэнергии. Вторая проблема называется латентностью, то есть задержкой сигнала. Запрос о заходе на определенную страницу Интернета может идти с земли на спутник не менее 0,5 секунды, и столько же обратно, а затем сама страница должна совершить такой же путь обратно. Кажется, что 0,5 секунды совсем немного; однако это соответствует не более чем десятой части скорости проводного соединения, даже без учета интернет-латентности. «Никто из тех, кто использует геостационарный спутник, не говорит, что решил свои проблемы навсегда», — считает Грег Вайлер (Greg Wyler), основатель OneWeb.
Они опускаются ниже
Фирма Вайлера планирует запустить 648 малых, относительно простых спутников на гораздо более низкие орбиты на высоте 1200 км. Это обеспечит латентность, аналогичную латентности, обеспечиваемой фиксированной линией связи, и позволит использовать гораздо менее мощные антенны на земле. OneWeb предложит свои услуги авиалиниям и военным, а также аварийным службам и организациям по устранению катастроф, хотя она планирует привлечь также и клиентов из числа физических лиц благодаря сделкам с местными телекоммуникационными компаниями. Поскольку единственный спутник сможет предоставить связь с Интернетом десяткам деревень одновременно, Вайлер надеется, что местные операторы смогут позволить себе построить телефонные базовые станции или беспроводные точки доступа к Интернету в сельских школах, деревенских центрах и т.п. В большинстве отдаленных районов базовые станции могут получать питание от солнечных батарей. Те, кто еще не подключены в богатых странах, также смогут подписаться на эту услугу.
Однако хотя низкие орбиты обеспечивают гораздо лучшую латентность, эта технология не избавлена от проблем. В отличие от геостационарных спутников, низко летающие спутники движутся по отношению к земле; поэтому их потребуются сотни для обеспечения надежного покрытия по всей планете. Когда один спутник исчезает за горизонтом, радиооборудование на земле должно быстро подсоединяться к другому спутнику в пределах видимости, незаметно для пользователя (как это происходит у мобильных телефонов, которые выходят из зоны покрытия одной базовой станции в другую). «Для успешного осуществления таких действий требуется много хитрых обработок сигнала», — говорит Вайлер. Только последние годы антенны и чипы стали настолько сложными и достаточно дешевыми для того, чтобы обеспечивать возможность создания этой системы. В реализации проекта компании OneWeb помогает Qualcomm – американская фирма, которая изготавливает чипы для мобильных телефонов и обладает необходимыми знаниями и опытом – и это один из самых ранних инвесторов в проект.
Вайлер не один развивает идею низко летающих спутников. Элон Маск (Elon Musk) – миллиардер и соучредитель компании PayPal, среди фирм которого в настоящее время – Tesla, изготовитель электромобилей, и SpaceX, хочет сделать что-то аналогичное. Его спутниковая группировка будет находится на орбите на аналогичной высоте; однако спутники будут несколько более сложными, чем те, которые планирует запустить Вайлер. Помимо предоставления Интернета тем, кто еще не имеет соединения, они будут обслуживать и другой рынок. Маск отметил, что сигнал движется более чем на 40% быстрее в космосе, чем внутри оптико-волоконного кабеля. Его низко летающие спутники могли бы предложить более быструю передачу данных на большие расстояния, чем кабельное соединение на земле. Для чувствительной по времени информации – такой, которая используется на финансовых торгах, когда имеет значение каждая доля секунды, — такая услуга могла бы оказаться очень привлекательной.
Представляется, что Маск и Вайлер обладают техническими знаниями и опытом для того, чтобы воплотить в жизнь эти планы. Одна из существующих фирм Вайлера – О3В – специализируется на предоставлении спутникового Интернета нефтяным вышкам, круизным судам и другим предприятиям, работающим вдали от стационарных систем связи. OneWeb уже получил кусочек бесценного радиодиапазона, в рамках которого он будет передавать свои данные (SpaceX не имеет такого диапазона частот, хотя ходят слухи, что он надеется решить эту проблему, обеспечивая связь с помощью лазеров). Маск – опытный нарушитель покоя в технологических отраслях, и ракеты SpaceX предлагают одни из самых низких цен на запуск. Если на орбиту будут выведены сотни спутников, это позволит ему снизить расходы.
Действительно, расходы будут в конечном итоге определять, окажутся ли такие проекты успешными. Потенциальные клиенты SpaceX и OneWeb в бедных странах не будут иметь возможности платить много. Обе фирмы надеются воспользоваться дешёвыми, готовыми комплектующими для своих устройств, а не дорогостоящей, сделанной на заказ электроникой, обычно используемой большими спутниками. Экономия за счет масштаба также окажется полезной. OneWeb признает, что его спутников сотни могли бы стоить всего лишь по 350 тысяч долларов США каждый, при этом общая стоимость проекта составила бы около 2 миллиардов. В конечном итоге система Маска могла бы стоить около 10 миллиардов долларов. Обе фирмы будут вынуждены бороться с конкуренцией со стороны новых спутниковых операторов – таких, как Intelsat, которые занимаются запуском новых, более производительных геостационарных спутников.
В ближайшее время также появятся конкурирующие технологии. Йел Магуайр (Yael Maguire) – технический директор Connectivity Lab компании Facebook – полагает, что спутники неэффективны: планета на 70% состоит из океана, с одной стороны; поэтому спутникам приходится тратить некоторую часть своего времени на облёт мест, в которых никто не живет. И даже среди бедных стран часто имеется рудиментарная связь: около 85% населения мира имеет доступ к, по крайней мере, мобильной телефонной связи второго поколения, говорит он, что может обеспечивать ограниченный доступ и к Интернету.
Рекомендуем: дроны
Итак, вместо того, чтобы пытаться обеспечить покрытие связью всей планеты, Facebook планирует латать конкретные «дыры» в имеющейся инфраструктуре. Несмотря на опасения, компания изучает возможность использования спутников, а также заключение сделок с мобильными операторами в бедных странах для предоставления базового доступа к небольшому количеству сайтов бесплатно для пользователей своего ресурса Internet.org. Однако самым амбициозным проектом Facebook является размещение целого флота беспилотных летательных аппаратов, работающих на солнечных батареях, и приводимых в движение пропеллерами. Планируется, что эти летательные аппараты будут находиться на высоте 20 км или выше, то есть гораздо выше уровня, используемого коммерческой авиацией, предоставляя интернет-соединение пользователям на земле.
Беспилотные летательные аппараты будут способны обмениваться информацией друг с другом, используя лазеры, ретранслируя данные до тех пор, пока они не будут переданы на наземную станцию и далее – в остальной Интернет. Фирма уже осуществила тестовые полеты в Британии, где ее беспилотные летательные аппараты строятся компанией Ascenta, приобретенной компанией Facebook за 20 миллионов долларов в 2014 году.
Работающие на солнечных батареях беспилотные летательные аппараты могут оставаться в полёте в течение месяцев, спускаясь только для ремонта и техобслуживания. Это обеспечивает еще одну выгоду: беспилотники обновлять намного легче, чем спутник, который, как только его запустили, «застревает» в космосе. Хотя зона покрытия беспилотного аппарата будет гораздо меньшим, чем у спутника на низкой орбите, беспилотники могут концентрироваться вокруг конкретного места, в котором отсутствует связь. И, по словам Магуайра, запуск беспилотника всегда будет дешевле, чем запуск спутника на орбиту.
Google уже экспериментирует со спутниками. Замысел компании, возможно, наиболее прост. «Проект Loon – он называется так потому, что, когда он был предложен впервые, эта мысль показалась бредовой – опояшет землю целым роем из тысяч и тысяч наполненных гелием воздушных шаров. Каждый из них будет нести работающий на солнечных батареях беспроводной передатчик и, как и беспилотники Facebook, он может транслировать трафик на другие шары. В отличие от конкурирующих фирм, которые занимаются главным образом предоставлением способов передачи Интернета на мобильные вышки, или трансляцией Wi-Fi на землю, шары Loon могут использоваться в качестве летающих базовых станций, способных «разговаривать» непосредственно с мобильными устройствами на земле. В феврале 2014 года рекордная продолжительность полета составила 50 дней. Последние модели Google могут оставаться в воздухе в течение шести и более месяцев.
В отличие от беспилотников Facebook, у шаров не будет двигателей. Однако это не означает, что они не могут управляться. Ветры в стратосфере, где будут летать шары, стратифицированы (как показывает название). У шаров будет возможность менять высоту, что позволит им пользоваться попутными ветрами, дующими в разных направлениях, с разной скоростью. Постоянно обновляемая компьютерная модель будет отслеживать каждый шар, направляя их движение вокруг всего мира таким образом, что никогда или почти никогда не будет «дыр» в покрытии.
Пользуясь разной скоростью ветра, шары будут иметь возможность свести к минимуму время, которое они будут проводить над незаселенными территориями: они будут двигаться на медленных ветрах над заселенными территориями, но станут подниматься или опускаться в более быстрые течения, которые будут ускорять их движение над океанами и пустынями. «За 30 лет мы накопили данные о скорости ветра, которые позволяют решить эту проблему», — говорит Майк Кассиди (Mike Cassidy), отвечающий за проект. И сами шары смогут измерять скорость ветра, повышая способность компьютеров Googlе перебрасывать спутники по всему миру (и предоставляя фирме самый полный набор данных о ветре, которые когда-либо находились в распоряжении любой организации – Google обещала делиться этими данными с синоптиками и климатологами).
В один прекрасный день шар Google поднимется в воздух
Все это отлично выглядит на бумаге. Спутниковые проекты – не новая идея: в конце 1990-х годов, в сумасшедшие дни технологического бума несколько компаний запланировали нечто похожее, но ни один из их планов не был реализован. При этом Интернет в настоящее время является гораздо более важной частью жизни людей. Надеемся, что спрос на миллиарды услуг, доступных в Интернете, продолжит расти быстрыми темпами, что будет аргументом в пользу реализации проектов.
Правила и положения
Для успеха проектов будет очень важно получение разрешения регулирующих органов. Faceboook должна решать вопросы с регулирующими органами в некоторых странах, сильно ограничивающих использование беспилотников. И Google понадобится разработать инфраструктуру, способную запускать (и извлекать из стратосферы) сотни шаров в день. Спутники должны будут утилизироваться в конце их срока службы – как путем их размещения на стабильной орбите («могильнике»), сжигаться в атмосфере. Беспилотники и шары могут сталкиваться; поэтому необходимо убедить регулирующие органы, занимающиеся безопасностью, в приемлемости рисков.
Участие Google и особенно Facebook, которые владеют несколькими из наиболее популярных сайтов в Интернете, удивило многих. Приложение компании Facebook Internet.org позволяет пользователям мобильных телефонов заходить в Интернет бесплатно. Но лишь немногие интернет-сайты можно посетить таким образом – и один из них это сам Facebook. Чтобы компенсировать критику, Магуайр говорит, что Facebook рассматривает предоставления всем желающим доступ к технологии беспилотников.
Компании оптимистично смотрят в будущее и уверены, что им удастся распространить Интернет по всему миру: все утверждают, что телекоммуникационные компании в бедных странах полны энтузиазма. SpaceX полагает, что ее спутники будут готовы через пять лет. OneWeb считает, что сможет начать деятельность в 2019 году. Facebook не будет определять точную дату, но говорит, что ее беспилотники начнут коммерческие полеты «очень скоро». Google ожидает начать коммерческие испытания своих шаров в следующем году. Если любой из этих проектов окажется удачным, то идея об Интернете как о «мировой деревне» станет больше, чем просто странной метафорой.
