Las redes terrestres 5G admitirán globos y drones a gran altitud, y algún día podrán formar equipo con ellos.
Foto: LoonMientras el mundo se esfuerza por introducir redes móviles de alta velocidad 5G en la tierra, algunas compañías continúan concentrándose en torres de células flotantes en el cielo. Durante la sesión final de la sexta cumbre anual de 5G en Brooklyn el jueves (25 de abril), los líderes de la industria de TI y telecomunicaciones de Silicon Valley discutieron si los drones y globos finalmente podrían comenzar a proporcionar comunicaciones móviles comerciales y servicios de Internet desde el aire.
El mismo día, Loon, una subsidiaria de Alphabet Inc., era originalmente una división de la compañía de investigación de globos Google X, que anunció una asociación estratégica con Softbank HAPSMobile para usar globos y drones con energía solar para ampliar la cobertura de Internet móvil. y ayudando en la implementación de redes 5G.
Las posibilidades están en nuestras manos desde el punto de vista del uso real de 5G en combinación con un cambio masivo de paradigma cuando se trata de UAS: drones y satélites.
Dijo Volker Ziegler, CTO de Nokia Bell Labs.
Nadie espera que los globos Loon de alto vuelo y los drones HAPSMobile compitan directamente con las redes terrestres 5G en el futuro cercano. Hasta hace poco, no era fácil desarrollar un globo o una plataforma / plataforma no tripulada que fuera lo suficientemente económica incluso para su uso en telecomunicaciones, dijo Salvatore Candido, ingeniero jefe y CTO de Alphabet en Loon. Sin embargo, estas plataformas de alto vuelo pueden ayudar a llenar los vacíos cuando no hay cobertura en las comunidades rurales u otras comunidades desatendidas. Incluso las áreas rurales de los Estados Unidos pueden no cumplir con los planes actuales de 5G.
Una flota de globos y drones también puede proporcionar cobertura de forma temporal, por ejemplo, durante eventos importantes planificados previamente, como el Super Bowl, o después de desastres naturales. Nokia se asoció previamente con Alphabet's Loon cuando desplegó su flota de globos piloto para proporcionar servicios básicos de Internet a 200,000 personas en Puerto Rico después de que la isla fue destruida en 2017 por el huracán María, que azotó a los Estados Unidos de América. . La tecnología LTE de Nokia se instaló en globos como parte de la coalición más amplia de AT&T y T-Mobile.
Mil millones de personas en el mundo no tienen suficiente comunicación, ya sea temporalmente debido a un huracán o simplemente por el lugar donde viven. Creo que todas estas nuevas tecnologías combinadas nos permiten crear redes que podrían llegar a un gran número de estas personas.
-Salvatore Candido, Loon.
Loon aún no ha comenzado a implementar equipos 5G en sus globos, aunque una asociación con HAPSMobile Softbank sugiere que algún día será posible. Sin embargo, el advenimiento de las redes terrestres 5G también puede facilitar que las compañías implementen vehículos aéreos no tripulados o balones de Internet. Ziegler de Nokia señaló que 5G ofrece ventajas sobre 4G LTE al implementar un sistema de relé / relé que refleja la señal entre grupos de globos o drones para expandir el área de cobertura más allá de la estación terrestre de donde proviene la señal.
Según Giuseppe Loino, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Nueva York y director de Agile Robotics and Perception Lab, la presencia de tecnología de red 5G en términos de control de tráfico aéreo puede facilitar el seguimiento y el control de un gran grupo de vehículos aéreos no tripulados.
Cuando llegue el momento, será importante que las compañías de telecomunicaciones creen demanda de teléfonos móviles de alta velocidad y servicios de Internet demostrando lo que pueden hacer por el público o los clientes, dijo Dallas Brooks, director del Laboratorio de Investigación de Vuelo Raspet en la Universidad de Mississippi y Director Asistente del Centro de Excelencia ASSURE FAA UAS Invitó a los participantes de la 5G Brooklyn Summit a colaborar con él y otras universidades que participan en el programa de investigación y pruebas de la Administración Federal de Aviación para la integración de aviones no tripulados en el espacio aéreo nacional de EE. UU.
Loon puede ser uno de los primeros en aplicar la solución con globos, incluso si al principio no proporcionarán servicios 5G. Los globos estratosféricos de la compañía ya ganaron su primer contrato comercial con Telkom Kenia para proporcionar servicios móviles a casi 50 millones de kenianos. Pero Loon ciertamente no estará solo al tratar de hacer que tales proyectos funcionen en la era 5G. "No hay escasez de personas que intentan crear pseudo-satélites en la estratosfera", dijo Candido.
Un poco sobre las tecnologías y principios de operación de torres de globos:
La comunicación con globos que vuelan en la estratosfera a una altitud de 20 km crea una serie de dificultades de ingeniería únicas. Para expandir la conectividad de red en áreas no alcanzadas y desatendidas en todo el mundo, Loon combina avances en ciencia de materiales, modelado de atmósfera, aprendizaje automático, sistemas de comunicaciones y más.
Sistema de Loon
Loon tomó los componentes más esenciales de las torres de celdas y los rediseñó para que fueran lo suficientemente livianos y fuertes como para ser transportados en globo a una altitud de 20 km, en el borde del espacio. Los globos Loon están diseñados y fabricados para soportar condiciones duras en la estratosfera, donde el viento puede soplar más de 100 km / hy la temperatura puede bajar a -90 ° C.
1. El globo.
Cada pelota del tamaño de una cancha de tenis hecha de láminas de polietileno está diseñada para más de 100 días de vuelo antes de aterrizar de manera controlada.
2. Equipo de vuelo.
Todos los equipos voladores son altamente eficientes y funcionan con fuentes de energía renovables. Los paneles solares proporcionan energía al sistema durante el día mientras cargan la batería a bordo, lo que le permite trabajar de noche.
Equipo de vuelo
1. Antenas
Las antenas transmiten datos desde estaciones terrestres, a través de una red de globos y de regreso al teléfono LTE del usuario. El usuario no necesita nada más que un teléfono LTE estándar para conectarse a un globo Loon.
2. Paneles solares.
Los paneles solares proporcionan energía al equipo durante el día y cargan la batería a bordo para su uso nocturno.
3. Cápsula de vuelo.
La cápsula de vuelo contiene componentes electrónicos, un pequeño conjunto de dispositivos de comunicación que incluyen transceptores. En electrónica, un transceptor es esencialmente un transmisor y un receptor en un solo paquete para controlar el sistema Loon.
4. El paracaídas.
Después del vuelo, el paracaídas se desplegará automáticamente para devolver la pelota a la Tierra de manera segura.
Lanzar LOON
Los sistemas Autolaunchers personalizados están diseñados para escalar globos Loon de forma segura y confiable. Los paneles laterales protegen el globo del viento, ya que se llena con gas de elevación y se pone en funcionamiento. La grúa se dirige a favor del viento para liberar suavemente el globo Loon en la estratosfera. Cada toque puede lanzar un nuevo globo cada 30 minutos en la red Loon.
Movimiento detrás del viento
Vuelo estratosférico:
Los globos Loon vuelan a unos 20 km sobre la superficie de la Tierra en la estratosfera, muy por encima de los planos, la vida silvestre y el clima.
Navegación autónoma:
Desde las plataformas de lanzamiento, los globos Loon pueden llegar a cualquier país del mundo. Los modelos de viento predictivos y los algoritmos autónomos de toma de decisiones mueven cada globo hacia arriba o hacia abajo en la capa de viento que sopla en la dirección correcta, entregando el globo a donde debe dirigirse. El sistema de navegación funciona de forma autónoma utilizando algoritmos y software, mientras que los operadores proporcionan un control humano continuo.
Redes inteligentes:
Loon Balloon Group crea una red que se comunica con las personas en un área determinada de la misma manera que un grupo de torres en la tierra forman una red terrestre. La diferencia es que las torres Loon se mueven constantemente con el viento. El software aprende constantemente a mejorar la "coreografía" de los globos, lo que mejora la calidad de la red. Toda la red puede funcionar de manera autónoma, distribuyendo efectivamente las conexiones entre globos y estaciones terrestres, teniendo en cuenta el movimiento de globos, obstáculos y eventos climáticos.
Comunicación
La gran área de cobertura de Loon permite a los operadores móviles ampliar su área de cobertura cuando sea necesario. Loon transmite una señal del operador desde los puntos de conexión en la tierra, la irradia a través de varios globos en la estratosfera y luego la envía de vuelta al dispositivo LTE del usuario. Toda la red puede funcionar de manera autónoma, distribuyendo efectivamente las conexiones entre globos y estaciones terrestres, teniendo en cuenta el movimiento de globos, obstáculos y eventos climáticos.
1. La señal inalámbrica de Internet se transmite a través de la estación terrestre Loon al globo más cercano desde un operador móvil ubicado en el suelo.
2. La señal se transmite a través de una red de globos Loon ball.
3. Los teléfonos de usuario LTE estándar se conectan a la red móvil a través de globos Loon.
Aterrizaje y recuperación
Loon mantiene una telemetría constante y comunicación en equipo con cada globo, rastreando la ubicación mediante GPS. Cuando el globo está listo para el desmantelamiento, el gas de elevación que lo sostiene en el aire termina, el paracaídas se despliega automáticamente para controlar el aterrizaje. El descenso se coordina con el servicio local de control de tráfico aéreo para aterrizar de manera segura el globo en un área escasamente poblada. Luego, los equipos de recuperación en tierra recogen equipos para su reutilización y reciclaje.
Análisis post-vuelo
Después de la recuperación, los globos se colocan en un escáner gigante en el laboratorio Loon para verificar si hay agujeros microscópicos y rasgaduras. Este proceso pinta una imagen de cómo los globos reaccionan a las condiciones en la estratosfera. La realización de este análisis le permite sacar las conclusiones correctas al diseñar, lo que permite al equipo desarrollar globos capaces de volar durante un tiempo cada vez más largo.
Forma de crear
Desde los primeros días de pruebas de globos, diseño y fabricación de equipos de arranque especiales, y para proporcionar comunicaciones a las personas después de desastres naturales, Loon se ha comprometido a abordar el desafío de ampliar el acceso a Internet para comunidades remotas de todo el mundo.
Ideas de prueba
Las primeras pruebas se realizaron en 2011 utilizando un globo meteorológico y estaciones base listas para la venta de radiofrecuencias, el primer prototipo. Los próximos dos años es un proceso de iteración rápida para demostrar que Internet puede funcionar en un globo.
A veces los experimentos no salieron según lo planeado. Aquí (abajo) un equipo de ingenieros pioneros persigue una pelota lanzada sin éxito en el valle rural central de California. El globo, que parecía una bolsa de basura, aunque estaba hecho un puchero, nunca se dejó en el suelo.
Antes de diseñar y construir globos de presión ultra alta capaces de resistir cientos de días de vuelo, el equipo trabajó diligentemente para comprender las leyes de la física en la estratosfera. Utilizando globos con presión cero, como se muestra en la figura (a continuación), el equipo observó cómo el gas se expandió y contrajo a temperaturas y presiones extremas para comprender su efecto sobre la capacidad de los globos para mantenerse a flote.
Los primeros prototipos de globos Loon eran de todas las formas y tamaños, como este concepto de un globo Mylar rectangular (abajo), que tenía casi 4 pisos de tamaño. El concepto no se usó, pero, por supuesto, ¡no por la falta de brillo!
Antes de llevar un globo con nuevas tecnologías al mundo real, Loon tuvo que probar su habilidad para sellar y llenar las bolas. A menudo, los globos se inflaron hasta el límite para explotar bajo presión.
Este prototipo inicial (abajo) en forma de bola redonda se llamaba "bola".
500,000 kilómetros cubiertos en 2013
Uno de los globos viaja alrededor del mundo en 22 días y cuenta el kilómetro 500,000 del camino, comenzando la segunda ronda. Este conocimiento conduce a mejoras significativas en los modelos de pronóstico del viento, trayectoria del globo, pronóstico y navegación.
Primera conexión wifi
El Canterbury Sheep Breeder (Nueva Zelanda) fue la primera persona en conectarse a Internet utilizando una antena de Internet conectada al techo de su casa. El proyecto Loon está abierto al público, lo que ayuda a explicar algunos de los avistamientos de ovnis reportados después de las pruebas en todo el mundo.
Una animada mañana de invierno en Nueva Zelanda Canterbury Plains, donde el equipo de Loon se está preparando para el lanzamiento.
En los días previos a la prueba piloto de Nueva Zelanda, todo el equipo se despertó en medio de la noche, al amanecer, y comenzó a prepararse para lanzar el globo cuando el viento estaba más tranquilo. A pesar de la fatiga, recibieron una recompensa en forma de condiciones de trabajo muy pintorescas.
Día de lanzamiento en Nueva Zelanda. Unas pocas horas después del amanecer, sobre el cielo de Christchurch y las llanuras de Canterbury en la isla sur, se levantó una bandada de las primeras bolas de prueba de Loon, con el primer usuario real: un ganadero de ovejas en las llanuras que Loon contactó.
La imagen de un vuelo en globo de Loon en ruta a la estratosfera, con los Alpes del Sur de Nueva Zelanda en el fondo, refleja una misión para conectar a personas de todo el mundo.
Primero LTE
La escuela local en Agua Fria, ubicada en el barrio rural de Campo Mayor, Brasil, se conecta por primera vez a Internet mediante un globo lanzado cerca. Esto marca la primera conexión LTE exitosa del proyecto Loon, 2014.
Al elevarse rápidamente sobre la zona rural de Agua Frias, Brasil, el globo de prueba Loon comienza a hincharse antes de embarcarse en una misión para proporcionar conectividad LTE con una escuela local.
Antes de que se lograra un avance utilizando algoritmos que ahora ayudan a Loon a navegar en el viento, los ingenieros tuvieron que instalar antenas en camiones para perseguir globos y estar debajo de ellos para probar el servicio.
Antes de lanzar globos, que podrían volar cientos de días, un pequeño equipo fue a la zona rural de Brasil. El objetivo era intentar conectar probadores utilizando la tecnología LTE con tecnología Loon por primera vez. Loon entregó exitosamente Internet a una escuela local durante una lección de geografía.
Mientras el equipo implementaba tecnología LTE para una escuela local en Brasil, los ingenieros de Loon no pudieron resistir la oportunidad de verificar el clima y el viento en esta nueva área. Loon lanzó 5 globos de clase Ibis (uno de los cuales se muestra aquí) para experimentar todo lo que sucede durante un vuelo a lo largo del ecuador.
Sobre la evolución a largo plazo - LTE / 4G
Toda la infraestructura se basa en LTE, el componente eNodeB (el equivalente de una "estación base" que se comunica directamente con los teléfonos) se transfiere a un globo. Inicialmente, los globos se comunicaban mediante WiFi (bandas ISM sin licencia de 2.4 y 5.8 GHz), pero luego cambiaron a LTE.
La evolución a largo plazo (LTE), también conocida como 4G, es una tecnología global de rápido crecimiento que evoluciona constantemente, proporcionando velocidades de transferencia de datos sin precedentes, gran capacidad y un nuevo nivel de servicio al usuario.
La especificación LTE proporciona velocidades máximas de enlace descendente de 300 Mbit / s, velocidades máximas de enlace ascendente de 75 Mbps y posiciones de QoS que proporcionan un retraso de transmisión de menos de 5 ms en la red de acceso de radio. LTE tiene la capacidad de controlar teléfonos móviles de rápido movimiento y admite transmisiones de multidifusión y transmisión. LTE admite anchos de banda de portadora escalables de 1,4 MHz a 20 MHz y admite multiplexación por división de frecuencia (FDD) y multiplexación por división de tiempo (TDD).
LTE se superpone a la red 3G y, por lo tanto, admite conectividad LTE / 3G sin interrupciones. 3G proporciona acceso de banda ancha constante cuando los usuarios van más allá de la cobertura LTE y los servicios de voz en toda la red. 3G también proporciona roaming global de voz y datos para dispositivos LTE.
3 millones de kilómetros
Los globos Loon a partir de 2014 cubrieron más de 3 millones de kilómetros moviéndose a través de la estratosfera, lo que equivale a cuatro vuelos a la Luna y de regreso. Millones de kilómetros de vuelos de prueba han ayudado a comenzar a predecir con mayor precisión la naturaleza del viento a diferentes altitudes, lo que nos brinda la mejor oportunidad para mantener los globos donde los necesitamos.
, 2016 98 , 20 000 .
, Google , Loon . Google , Safaricom, Airtel Telkom Kenya.
:
Google — , . Facebook AQUILA, , Boeing 737, , .
Fuentes:
spectrum.ieee.org/tech-talk/telecom/internet/internet-balloons-and-drones-look-to-rise-in-the-5g-erahttps://loon.com/technology
medium.com/iot-5g-extreme-ideas-lab/googles-balloon-powered-high-speed-internet-now-in-kenya-be34c35f0f37airsoc.com/articles/view/id/5cc5b2e8c4263cec6e67cd04/floating-cell-towers-are-the-next-step-for-5gGracias por quedarte con nosotros. ¿Te gustan nuestros artículos? ¿Quieres ver más materiales interesantes?
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