Мы привыкли, что интернет есть везде: в городском парке, в деревне и поездке. Многим постоянное подключение необходимо, так как является частью работы, а иногда и жизни. Но не всё так просто даже в наш высокотехнологичный век. Где-нибудь далеко за городом, в районах со сложным ландшафтом или вдали от цивилизации доступа к интернету обычными способами не будет. В этих случаях проблему решит только спутниковая связь, без вариантов.
Спутники дают не только устойчивый коннект, но и относительно высокую скорость передачи данных, вне зависимости от ландшафта, удалённости от крупных населённых пунктов, погоды и т. д.
Путь приёма-передачи, естественно, длиннее. В цепочку маршрутизации туда и обратно добавляется космический хаб. Отсюда больше задержка (пинг).
Для спутникового интернета используются аппараты двух типов: геостационарные (GEO) и спутники на низкой околоземной орбите (LEO). (спутники MEO предназначены для решения навигационных задач). Между ними существует значительный разрыв в производительности. Спутники на низкой околоземной орбите расположены значительно ближе к поверхности планеты, чем геостационарные. Поскольку данные проходят меньший путь, обеспечивается более высокая скорость и меньшая задержка.
Два крупных мировых провайдера спутникового интернета — Viasat и HughesNet — используют геостационарные спутники. Starlink и все новые операторы запускают спутники на низкой околоземной орбите.
Преимущества спутникового интернета:
- Доступен практически везде
Недостатки:
- Цены на оборудование в несколько раз выше
- Скорость обычно ниже
- Задержки в приёме/передаче сигнала
- Ограничения по объёму данных
- Перебои связи при плохой погоде
Достаточно ли быстр спутниковый интернет, допустим, для потокового вещания Netflix? Да, на хорошем тарифе от Starlink можно смотреть кино в HD.
❯ Спутниковый интернет в РФ
Поскольку в РФ действуют «Правила использования на территории Российской Федерации спутниковых сетей связи, находящихся под юрисдикцией иностранных государств», утверждённые постановлением правительства от 14 ноября 2014 г. № 1194 и дополненные его же постановлением от 21.02.2019 № 175 (на Хабре писали об этом), иностранные спутниковые операторы должны доказать, что система спутниковой связи не носит разведывательного характера и не может нанести ущерб интересам граждан и страны, а также получить специальное разрешение на диапазон частот. И это не всё.
Оператор связи, использующий иностранную спутниковую систему, обязан сформировать её российский сегмент и обеспечить управление им с территории РФ. Потребуется пропускать весь трафик через российскую станцию сопряжения. На данный момент в РФ услуги зарубежных провайдеров спутникового интернета не доступны.
Хотя именно в РФ спутниковый интернет должен быть очень востребован. Тысячи и тысячи километров не имеют не то что связи, а даже приличных дорог. Впрочем, провайдеры спутникового интернета в РФ есть. Хотя возможности у них достаточно скромные.
AltegroSky — крупный провайдер, самый известный, имеет широкую зону вещания, партнёры — Татнефть, Газпромнефть, Роснефть, Лукойл, Росбанк и т.д. Работает со спутниками Экспресс АМ5, Экспресс АМ33, Экспресс АМУ1, Экспресс АМ8, Ямал 401, Ямал 402, Ямал 601, Ямал 300К, KA-SAT, NSS12, Eutelsat 172B. Основные пользователи услуг – юрлица, но есть и тарифы для физлиц. Цены стартуют от ₽3050 в месяц, оборудование обойдётся от ₽26 тыс. По минимальному тарифу доступно 800 МБ в сутки.
У провайдера Eutelsat Networks собственная дилерская сеть: это «Триколор ТВ», «НТВ-Плюс», «Связь Нефтегаз Сервис». Группировка спутников Eutelsat 36C (Экспресс-АМУ1) обеспечивает покрытие западно-европейской и западно-сибирской части РФ. Дальний Восток «курит бамбук».
Оборудование можно приобрести у дилеров, например, за ₽15−30 тыс.
Цены разные. Например, у «Триколора» они стартуют с ₽2690 в месяц. Максимальная скорость приёма/передачи 10/5 Мбит/с. При достижении объёма трафика 15 ГБ устанавливается пошаговое динамическое ограничение максимальной скорости, в зависимости от загруженности сетей.
KiteNet предоставляет услуги широкополосного доступа в Ka-диапазоне через Эспресс-АМУ1, Ямал-601 и Эспресс-АМ5. Применение Ka-диапазона позволяет повысить скорости приёма (40 Мбит/с) и передачи (до 10 Мбит/с).
Есть бесплатный тестовый тариф. Самый дешёвый платный — «Лайт-1», обойдётся в ₽1300 в месяц. Он включает трафик 390 МБ в сутки или 11 ГБ в месяц. Цены на оборудование стартуют от ₽30 тыс. Доступны спутники Ямал-402, Ямал-601, Экспресс-AMУ1, Экспресс AM-5.
«СтарБлайзер» – российский оператор связи, работающий с 2008 года. Покрытие по всей территории РФ на базе спутников Экспресс АМ5, Экспресс АМ7 и Ямал 401.
Стоимость тарифа «Трафик 2» — ₽1250 в месяц. За эти деньги доступны 2 ГБ со скоростью до 12000 Кбит/с. Цена оборудования — от ₽15 тыс.
Есть и совсем недорогие тарифы. Интернет-оператор «Стриж», например, предлагает тариф «Уютный» всего за ₽900, а оборудование — от ₽2290 (восстановленный абонентский комплект). У SenSat тариф «По трафику» обойдётся от ₽670 в месяц, с включёнными 2 ГБ данных. Правда, клиентское оборудование дороговато: от ₽41 888.
❯ Спутники разные, задачи — одни
Российские спутники и спутники группировки Starlink — принципиально разные. Российские работают на геостационарной орбите, по концепции они ближе а аппаратам Viasat и HughesNet.
Спутник Ямал-401 массой 3270 кг производят в ОАО «Информационные спутниковые системы», а запускают с помощью носителей «Протон-М» с РБ «Бриз-М» на геостационарную орбиту в орбитальную позицию 90°в.д. Он выделяет до 11 кВт для питания полезной нагрузки, позволяя работать в сети со скоростью максимум 10 Мбит/с на приём и 1 Мбит/с на передачу.
На «Ямал-401» установлены 53 транспондера C- и Ku-диапазонов: 17 транспондеров C-диапазона по 72 МГц, а также 18 транспондеров по 36 МГц и 18 по 72 МГц Ku-диапазона.
Антенны КА «Ямал-401» создают три луча. Контуры луча С-диапазона повторяют границы России (17 транспондеров по 72 МГц). Северный луч покрывает видимую часть территории России и сопредельных стран (18 транспондеров по 72 МГц, Ku-диапазона). Российский луч (18 транспондеров по 36 МГц, Ku-диапазона) охватывает видимую часть территории России.
(Транспондер — набор устройств, которые принимают сигналы с Земли, преобразуют их и перенаправляют обратно. C-диапазон включает частоты от 4 до 8 ГГц, длина волн от 7,5 до 3,75 см, Ku-диапазон — частоты от 12 до 18 ГГц, длины волн от 2,5 до 1,67 см.)
На фото внизу: зона охвата российского луча и северного луча.
Для сравнения, бóльшая часть спутников Starlink находится на орбитах от 500 до 540 км с наклонением в 53°. Низкая орбита позволяет уменьшить задержку сигнала но для покрытия значительной территории требуется большое количество аппаратов (угол в 5° критически важен для приёма сигнала).
На спутнике Starlink шесть антенн. Из них две параболические, работающие в Ка-диапазоне (от 26,5 до 40 ГГц, длины волн от 1,13 до 0,75 см), с электромеханическим приводом, и четыре плоские антенны с фазированной решёткой для Ku диапазона. Вес антенн аппарата составляет примерно 60 кг при размере 80×80 см. Вес спутника около 260 кг. Доступная (оценочная) мощность — до 6 кВт.
Новая версия спутника v1.5 обеспечивает даже лазерную связь. Из-за этого аппараты прибавили в весе по 35 кг. Это расширит возможности группировки, поскольку позволит наладить взаимную связь между спутниками, ускорив и оптимизировав всю сеть и улучшить возможности для связи с Землёй.
❯ «Сфера»
В России в 2024 году запланирована реализация программы «Сфера», в рамках которой будут расширены возможности спутникового интернета.
В прошлом году на проект выделено ₽14 млрд, в нынешнем и следующем планируется освоить по ₽36 млрд, на 2025 г заложено ₽8,5 млрд.
Планируется создать многоспутниковую систему передачи данных «Марафон IoT», на базе которой планируется реализовать мобильные сервисы «интернета вещей», решать задачи для авиации.
Группировка «Марафон IoT/M2M» из 264 космических аппаратов должна охватить всю планету. Аппараты будут позиционированы в 12 орбитальных плоскостях на высоте 750 км (LEO). Интересно, что специально для этого создаётся новое производство с поточной линией для сборки и испытаний спутников. Прототипы аппаратов обещают сделать уже в 2024 году. Время работы спутников ограничится 4-5 годами, после чего они будут выводиться с орбиты. Обновление группировки запланировано на 2028-30 г.
Также в рамках проекта будут запущены два аппарата «Ямал» (для связи и телевещания) на орбиту в 36000(GEO), семь аппаратов «Экспресс» ГПКС для цифрового ТВ-вещания и 4 «Экспресс-РВ» — на высокую эллиптическую орбиту 39000/1000 км. Спутники «Экспресс-РВ» предназначены для оказания услуг связи и интернета в районах северных широт выше 80-й параллели, в Арктике и Полярном бассейне. Геостационарные системы для этого не подходят.
Ещё одна многоспутниковая система «Скиф», в составе проекта «Сфера» будет предоставлять широкополосный доступ в интернет. В состав «Скифа» планируется включить 12 спутников, размещённых на орбите в 8070 км. Уже выведен на орбиту первый прототип для отработки технических решений по программе «Сфера» — «Скиф-Д»
❯ Starlink и прочие
Starlink: за $90-120 в месяц вы получаете скорость загрузки 25-100 Мбит/с, скорость отправки 5-10 Мбит/с и задержку 25-50 мс на стандартных тарифных планах. На тарифе Priority скорость составляет 40-220 Мбит/с на приём и 8-25 Мбит/с на передачу.
Viasat дороже стандартных тарифов Starlink: около $150 в месяц за максимальную скорость 100 Мбит/с.
У HughesNet только одна скорость 25 Мбит/с, зато самые доступные тарифы: от $45 в первые шесть месяцев. Помимо расходов на ежемесячный тариф, нужно учитывать ограничения скорости, затраты на оборудование и обязательства длительного контракта.
Viasat и HughesNet ограничивают ежемесячное использование высокоскоростных данных. Возможно, придётся платить за дополнительные гигабайты, чтобы избежать ограничения скорости.
С помощью HughesNet и Viasat можно арендовать оборудование примерно за ту же сумму, что стоит аренда модема у кабельной компании.
Контракты: Viasat и HughesNet требуют длительных контрактов (24 месяца), в то время как у Starlink нет никаких контрактов.
Что касается первоначальных затрат, для подключения к Starlink Internet нужно купить оборудование минимум за $600 и установить тарелку самостоятельно. Если хотите клиентское устройство премиум-класса, которое работает при очень низких температурах и штормовом ветре в открытом море, требуется аванс в размере $2500.
Впрочем, относительно высокие тарифы и дорогое клиентское оборудование пока никак не сдерживают развитие компании. Проект SpaceX преодолел рубеж в 4000 спутников, включая тестовые, прототипы и выведенные из эксплуатации.
Группировка настолько плотная, что спутникам Starlink приходится примерно 4160 раз в месяц маневрировать на орбите, чтобы не столкнуться с другими спутниками и космическим мусором от российского спутника, разрушенного в ноябре 2021 года в рамках военных испытаний РФ (этим мусором вызвано 5,2% всех манёвров Starlink).
Прогноз роста количества манёвров спутников Starlink
На очереди – модернизированные мини-спутники Starlink V2, которые станут промежуточным этапом к созданию крупной космической платформы, которую SpaceX планирует развернуть с помощью ракеты Starship нового поколения. Грузоподъёмность Starship почти в 10 раз превышает грузоподъёмность Falcon 9.
«Спутники V2 немного меньше, поэтому мы называем их спутниками «V2 Mini», — отмечают в SpaceX. — Но пусть название не вводит вас в заблуждение, у мини-спутника V2 в четыре раза больше возможностей для обслуживания пользователей по сравнению с его более ранними аналогами».
Starlink V2 будут способны передавать сигналы непосредственно на сотовые телефоны, что является шагом вперёд в обеспечении связи. Спутники оснащены более мощными фазированными антенными решётками и используют E-диапазон (от 60 ГГц до 90 ГГц) для обратной транспортировки сигнала.
Спутники Starlink V2 также оснащены электрической силовой установкой на аргоновом топливе для маневрирования на орбите. Она в 2,4 раза превосходит тягу двигателей первого поколения Starlink, работающих на криптоне.
Для приёма сигнала на Земле кроме обычных параболических антенн предлагаются также плоские антенны с расширенной зоной обзора для закрепления на крыше автомобиля ($2500).
❯ Amazon Kuiper: на старте
Amazon также участвует в гонке за спутниковым интернетом. Компания планирует создать собственную группировку из 3236 низкоорбитальных спутников (LEO), предложив быстрый и доступный широкополосный доступ для малообеспеченного населения.
На сегодняшний день заключены соглашения о 83 запусках с тремя коммерческими операторами: Arianespace, Blue Origin и United Launch Alliance (ULA). И пока у Amazon Kuiper достаточно мощностей для запуска в космос всех 3236 спутников. После создания группировки планируется предлагать интернет со скоростями до 400 Мбит/с и низкой задержкой по доступной цене. Система Kuiper включает в себя три ключевых элемента: спутники LEO; небольшие клиентские терминалы и наземная сеть связи.
Чтобы снизить затраты на производство клиентского оборудования, инженеры Amazon снизили вес и размеры терминала. Вместо того, чтобы размещать приёмную и передающую антенны рядом друг с другом, как это обычно делается, специалисты компании уменьшили антенные элементы и наложили их друг на друга. В результате получилась одноапертурная фазированная антенная решётка диаметром 12 дюймов, примерно в три раза меньше и значительно легче и проще в монтаже, чем традиционные конструкции антенн.
В Amazon утверждают, что антенна прошла тесты на скорость и задержку — она обеспечивает максимальную пропускную способность до 400 Мбит/с и потоковую передачу видео 4K-качества с геостационарного спутника (GEO), который расположен на высоте примерно в 50 раз дальше от Земли, чем спутники Project Kuiper.
Клиентские терминалы Project Kuiper оснащены разработанным Amazon чипом Prometheus. Он сочетает вычислительную мощность модемного чипа 5G, используемого в современных смартфонах, возможности базовой станции сотовой связи обрабатывать трафик от тысяч клиентов одновременно и способность поддерживать двухточечную микроволновую связь. Prometheus будет использоваться в спутниках Project Kuiper и антеннах наземных шлюзов, что позволит системе обрабатывать трафик до 1 терабит в секунду на борту каждого спутника.
❯ OneWeb: возрождение после банкротства
OneWeb — ещё один оператор спутникового интернета, который активно развивает сеть. Компания выстраивает группировку из 648 спутников (LEO) в 12 тщательно синхронизированных орбитальных плоскостях на орбите (до 1200 км) и также планирует обеспечить глобальное покрытие планеты сетью связи, начав с наиболее отдалённых от цивилизации районов. Сейчас на орбите уже 578 космических аппаратов, каждый из которых будет обеспечивать интернет-соединение на площади около 5,5 млн км².
Компания OneWeb создана в 2012 году Грегори Уайлером. После банкротства и перерегистрации получила инвестиции от Virgin, Qualcomm, SoftBank, Airbus Group и других на сумму $3,4 млрд.
Со спутниками, которые уже запущены, компания может оказывать полноценные услуги интернет-связи на территории Великобритании, Канады, Аляски, Северной Европы, Гренландии, Исландии, континентальной части США, в морях Северного Ледовитого океана и Южной Атлантики. Среди дистрибьюторов OneWeb — ROCK Networks, AST Group, PDI, Alaska Communications и др. В марте 2023 года OneWeb запустила 36 спутников, которые обеспечили глобальное покрытие.
Существуют планы расширения зоны действия спутниковой сети спутниковой группировки на другие районы мира. OneWeb и NOW Communications (фирма с инвестициями в телекоммуникации на Филиппинах) заключили партнёрское соглашение для обеспечения доступа к спутниковому интернету предприятий и правительственных компаний на территории архипелага.
Дело в том, что OneWeb не продаёт спутниковый интернет напрямую потребителям; вместо этого компания развивает партнёрские отношения с операторами связи, провайдерами широкополосного доступа и другими организациями, которые и реализуют интернет-услуги гражданам и предприятиям.
❯ Будущее на пороге
Все спутниковые системы связи могут устареть, если будет доработана и внедрена устойчивая и надёжная лазерная спутниковая связь, которая полностью заменит радиопередатчики. Заодно, исчезнет потребность в тысячах километров подводных кабелей. Учёные из технологического университета Цюриха и их партнёры в рамках проекта Horizon 2020 продемонстрировали способность лазерной аппаратуры передавать устойчивый сигнал на дальние расстояния. Связь была установлена между горным пиком Юнгфрау и Циммервальдом (близ Берна) в Швейцарии.
Расстояние составило 53 км. Оказалось, что несмотря на воздушную турбулентность и оптические помехи можно передавать до десятков терабит в секунду.
«Для оптической передачи данных наш тестовый участок между высокогорной исследовательской станцией на Юнгфрау и Циммервальдской обсерваторией в Бернском университете намного сложнее, чем между спутником и наземной станцией», — рассказал Янник Хорст, ведущий автор исследования и научный сотрудник Института электромагнитных полей технологического университета Цюриха. Это значит, что результаты эксперимента вполне применимы для настоящей спутниковой связи.
❯ А есть ли в РФ инновации?
Пишут, что имеются. Компания «Заслон» разработала спутниковый терминал «Сапфир», на базе плоской антенной решётки. Он предназначен для широкополосного доступа в интернет посредством спутниковой связи, осуществляемой в Ku-диапазоне. Связь обеспечивается со спутниками на геостационарной орбите. Вес аппарата от 40 до 70 кг.
По словам разработчиков, терминал обеспечивает высокую скорость передачи данных и пригоден как для установки на стационарных объектах, так и на подвижных, как поезда, автомобили и корабли. Поддерживается скорость до 300 км/ч.
Больше никакой информации о разработке нет. Но на сайте компании имеются изображения некоторых других изделий. Например, вот этого (сувенирный мангал):
Таким образом, развитие технологий спутникового интернета продолжается и в зарубежных странах, и в РФ.
Автор: Александр
