5G-Bodennetze werden Ballons und Drohnen in großer Höhe unterstützen und eines Tages können sie sich mit ihnen zusammenschließen.
Foto: LoonWährend die Welt bestrebt ist, 5G-Hochgeschwindigkeits-Mobilfunknetze auf der Erde einzuführen, konzentrieren sich einige Unternehmen weiterhin auf schwimmende Zelltürme am Himmel. Während der letzten Sitzung des sechsten jährlichen 5G-Gipfels in Brooklyn am Donnerstag (25. April) diskutierten die führenden Vertreter der IT- und Telekommunikationsbranche im Silicon Valley, ob Drohnen und Ballons endlich damit beginnen könnten, kommerzielle Mobilkommunikations- und Internetdienste aus der Luft bereitzustellen.
Am selben Tag war Loon, eine Tochtergesellschaft von Alphabet Inc., ursprünglich eine Abteilung des Ballonforschungsunternehmens Google X, das eine strategische Partnerschaft mit Softbank HAPSMobile bekannt gab, um solarbetriebene Ballons und Drohnen zur Erweiterung der mobilen Internetabdeckung einzusetzen. und Unterstützung bei der Implementierung von 5G-Netzen.
Die Möglichkeiten liegen in unserer Hand unter dem Gesichtspunkt des tatsächlichen Einsatzes von 5G in Kombination mit einem massiven Paradigmenwechsel, wenn es um UAS-Drohnen sowie Satelliten geht
Sagte Volker Ziegler, CTO von Nokia Bell Labs.
Niemand erwartet, dass hochfliegende Loon-Ballons und HAPSMobile-Drohnen in naher Zukunft direkt mit terrestrischen 5G-Netzwerken konkurrieren werden. Bis vor kurzem war es nicht einfach, einen Ballon oder eine unbemannte Plattform / Plattform zu entwickeln, die selbst für den Einsatz in der Telekommunikation wirtschaftlich genug war, sagte Salvatore Candido, Chefingenieur und CTO von Alphabet bei Loon. Solche hochfliegenden Plattformen können jedoch dazu beitragen, Lücken zu schließen, wenn in ländlichen oder anderen unterversorgten Gemeinden keine Abdeckung besteht. Selbst ländliche Gebiete in den USA erfüllen möglicherweise nicht die aktuellen 5G-Pläne.
Eine Flotte von Ballons und Drohnen kann auch vorübergehend Deckung bieten, beispielsweise bei großen vorgeplanten Ereignissen wie dem Super Bowl oder nach Naturkatastrophen. Nokia war zuvor eine Partnerschaft mit Alphabet's Loon eingegangen, als es seine Pilotballonflotte einsetzte, um 200.000 Menschen in Puerto Rico grundlegende Internetdienste bereitzustellen, nachdem die Insel 2017 durch den Hurrikan Maria zerstört wurde, der die Vereinigten Staaten von Amerika traf. . Die LTE-Technologie von Nokia wurde im Rahmen der breiteren Koalition von AT & T und T-Mobile auf Ballons installiert.
Eine Milliarde Menschen auf der Welt haben nicht genug Kommunikation, sei es vorübergehend wegen eines Hurrikans oder einfach wegen ihres Wohnortes. Ich denke, dass all diese neuen Technologien es uns ermöglichen, Netzwerke zu schaffen, die eine große Anzahl dieser Menschen erreichen können.
-Salvatore Candido, Loon.
Loon hat noch nicht begonnen, 5G-Geräte in seine Ballons zu implementieren, obwohl eine Partnerschaft mit HAPSMobile Softbank nahe legt, dass dies eines Tages möglich sein wird. Das Aufkommen von 5G-Bodennetzen kann es Unternehmen jedoch auch erleichtern, unbemannte Luftfahrzeuge oder Internetbälle einzusetzen. Ziegler von Nokia stellte fest, dass 5G Vorteile gegenüber 4G LTE bietet, wenn ein Relais / Relaissystem implementiert wird, das ein Signal zwischen Gruppen von Ballons oder Drohnen reflektiert, um den Versorgungsbereich weit über die Bodenstation hinaus zu erweitern, von der das Signal kommt.
Laut Giuseppe Loino, außerordentlicher Professor für Elektro- und Computertechnik an der Universität von New York und Direktor des Agile Robotics and Perception Lab, kann das Vorhandensein von 5G-Netzwerktechnologie in Bezug auf die Flugsicherung die Verfolgung und Kontrolle einer großen Gruppe unbemannter Luftfahrzeuge erleichtern.
Wenn es soweit ist, wird es für Telekommunikationsunternehmen wichtig sein, die Nachfrage nach Hochgeschwindigkeits-Mobiltelefonen und Internetdiensten zu steigern, indem sie demonstrieren, was sie für die Öffentlichkeit oder Kunden tun können, sagte Dallas Brooks, Direktor des Raspet Flight Research Laboratory an der Universität von Mississippi und stellvertretender Direktor des ASSURE FAA Center of Excellence UAS. Er lud die Teilnehmer des Brooklyn 5G Summit ein, mit ihm und anderen Universitäten zusammenzuarbeiten, die am Forschungs- und Testprogramm der Federal Aviation Administration zur Integration von Drohnen in den nationalen Luftraum der USA teilnehmen.
Loon ist möglicherweise einer der ersten, der die Lösung mit Luftballons anwendet, auch wenn zu Beginn keine 5G-Dienste bereitgestellt werden. Die Stratosphärenballons des Unternehmens haben bereits ihren ersten kommerziellen Vertrag mit Telkom Kenia über die Bereitstellung von Mobilfunkdiensten für fast 50 Millionen Kenianer gewonnen. Aber Loon wird sicherlich nicht allein sein, wenn es darum geht, solche Projekte in der 5G-Ära zum Laufen zu bringen. "Es gibt keinen Mangel an Menschen, die versuchen, Pseudosatelliten in der Stratosphäre zu erzeugen", sagte Candido.
Ein wenig über die Technologien und Funktionsprinzipien von Ballontürmen:
Die Kommunikation mit Ballons, die in einer Höhe von 20 km in der Stratosphäre fliegen, führt zu einer Reihe einzigartiger technischer Schwierigkeiten. Um die Netzwerkkonnektivität in unerreichten und unterversorgten Gebieten auf der ganzen Welt zu erweitern, kombiniert Loon Fortschritte in den Bereichen Materialwissenschaften, Atmosphärenmodellierung, maschinelles Lernen, Kommunikationssysteme und mehr.
Loon-System
Loon nahm die wichtigsten Bestandteile von Zelltürmen und gestaltete sie so um, dass sie leicht und stark genug waren, um mit einem Ballon in einer Höhe von 20 km am Rande des Weltraums transportiert zu werden. Loon-Ballons wurden entwickelt und hergestellt, um rauen Bedingungen in der Stratosphäre standzuhalten, in der der Wind mehr als 100 km / h wehen und die Temperatur auf -90 ° C fallen kann.
1. Der Ballon.
Jeder Ball von der Größe eines Tennisplatzes aus Polyethylen ist für mehr als 100 Flugtage ausgelegt, bevor er kontrolliert auf der Erde landet.
2. Flugausrüstung.
Alle Fluggeräte sind sehr energieeffizient und werden mit erneuerbaren Energiequellen betrieben. Sonnenkollektoren versorgen das System tagsüber mit Strom, während der Bordakku aufgeladen wird, sodass Sie nachts arbeiten können.
Flugausrüstung
1. Antennen.
Antennen übertragen Daten von Bodenstationen über ein Ballonnetz und zurück zum LTE-Telefon des Benutzers. Der Benutzer benötigt nur ein Standard-LTE-Telefon, um eine Verbindung zu einem Loon-Ballon herzustellen.
2. Sonnenkollektoren.
Sonnenkollektoren versorgen die Geräte tagsüber mit Strom und laden den Bordakku für den nächtlichen Gebrauch auf.
3. Flugkapsel.
Die Flugkapsel enthält Elektronik, einen kleinen Satz von Kommunikationsgeräten, die Transceiver enthalten. In der Elektronik ist ein Transceiver im Wesentlichen ein Sender und ein Empfänger in einem einzigen Paket zur Steuerung des Loon-Systems.
4. Der Fallschirm.
Nach dem Flug wird der Fallschirm automatisch ausgelöst, um den Ball sicher zur Erde zurückzubringen.
Starten Sie LOON
Autolaunchers-Systeme nach Maß sind so konzipiert, dass Loon-Ballons sicher und zuverlässig skaliert werden können. Seitenwände schützen den Ballon vor Wind, da er mit Hebegas gefüllt und zum Laufen gebracht wird. Der Kran ist gegen den Wind gerichtet, um den Loon-Ballon reibungslos in die Stratosphäre freizugeben. Jeder Tipp kann alle 30 Minuten einen neuen Ballon in das Loon-Netzwerk starten.
Bewegung hinter dem Wind
Stratosphärischer Flug:
Loon-Ballons fliegen in der Stratosphäre etwa 20 km über der Erdoberfläche, weit über Flugzeugen, Wildtieren und Wetter.
Autonome Navigation:
Von den Startrampen aus können Loon-Ballons jedes Land auf der ganzen Welt erreichen. Vorausschauende Windmodelle und autonome Entscheidungsalgorithmen bewegen jeden Ballon nach oben oder unten in die Windschicht, die in die richtige Richtung weht, und liefern den Ballon dorthin, wo er gerichtet werden soll. Das Navigationssystem arbeitet autonom unter Verwendung von Algorithmen und Software, während die Bediener eine kontinuierliche menschliche Kontrolle gewährleisten.
Intelligente Netzwerke:
Die Loon Balloon Group erstellt ein Netzwerk, das mit Menschen in einem bestimmten Gebiet auf die gleiche Weise kommuniziert, wie eine Gruppe von Türmen auf der Erde ein Bodennetzwerk bildet. Der Unterschied ist, dass sich die Loon-Türme ständig mit dem Wind bewegen. Die Software lernt ständig, die "Choreografie" von Luftballons zu verbessern, was die Qualität des Netzwerks verbessert. Das gesamte Netzwerk kann autonom arbeiten und Verbindungen zwischen Ballons und Bodenstationen effektiv verteilen, wobei die Bewegung von Ballons, Hindernissen und Wetterereignissen berücksichtigt wird.
Kommunikation
Dank des großen Versorgungsbereichs von Loon können Mobilfunkbetreiber ihren Versorgungsbereich bei Bedarf erweitern. Loon sendet ein Bedienersignal von den Verbindungspunkten auf der Erde, strahlt es durch mehrere Ballons in der Stratosphäre und sendet es dann zurück an das LTE-Gerät des Benutzers. Das gesamte Netzwerk kann autonom arbeiten und Verbindungen zwischen Ballons und Bodenstationen effektiv verteilen, wobei die Bewegung von Ballons, Hindernissen und Wetterereignissen berücksichtigt wird.
1. Das drahtlose Internet-Signal wird über die Loon-Bodenstation von einem am Boden befindlichen Mobilfunkbetreiber zum nächsten Ballon übertragen.
2. Das Signal wird über ein Netzwerk von Ballons Loon Ball übertragen.
3. Standard-LTE-Benutzertelefone stellen über Loon-Ballons eine Verbindung zum Mobilfunknetz her.
Landung und Erholung
Loon unterhält eine konstante Telemetrie und Teamkommunikation mit jedem Ballon und verfolgt den Standort mithilfe von GPS. Wenn der Ballon zur Außerbetriebnahme bereit ist und das Hubgas, das den Ballon in der Luft hält, endet, entfaltet sich der Fallschirm automatisch, um die Landung zu steuern. Der Abstieg wird mit dem örtlichen Flugsicherungsdienst koordiniert, um den Ballon sicher in einem dünn besiedelten Gebiet zu landen. Anschließend sammeln Bodenrettungsteams Geräte zur Wiederverwendung und zum Recycling.
Analyse nach dem Flug
Nach der Wiederherstellung werden im Loon-Labor Ballons auf einem riesigen Scanner ausgelegt, um nach mikroskopischen Löchern und Rissen zu suchen. Dieser Prozess zeichnet ein Bild davon, wie Ballons auf Bedingungen in der Stratosphäre reagieren. Wenn Sie diese Analyse durchführen, können Sie beim Entwerfen die richtigen Schlussfolgerungen ziehen, sodass das Team Ballons entwickeln kann, die immer länger fliegen können.
Weg zu schaffen
Von den ersten Tagen des Ballontests, der Entwicklung und Herstellung spezieller Starterausrüstung bis hin zur Bereitstellung von Kommunikation für Menschen nach Naturkatastrophen hat sich Loon verpflichtet, sich der Herausforderung zu stellen, den Internetzugang für entfernte Gemeinden auf der ganzen Welt zu erweitern.
Ideen testen
Die ersten Tests wurden bereits 2011 mit einem meteorologischen Ballon und Basisstationen durchgeführt, die für den Verkauf von Funkfrequenzen bereit waren - dem ersten Prototyp. Die nächsten zwei Jahre sind ein schneller Iterationsprozess, um zu beweisen, dass das Internet in einem Ballon funktionieren kann.
Manchmal verliefen die Experimente nicht wie geplant. Hier (unten) jagt ein Team wegweisender Ingenieure einen erfolglosen Ball im zentralen ländlichen Tal Kaliforniens. Der Ballon, der wie ein Müllsack aussah, obwohl er geschmollt wurde, wurde nie vom Boden verlassen.
Bevor das Team Ultrahochdruckballons entwarf und baute, die Hunderten von Flugtagen standhalten konnten, arbeitete es fleißig daran, die Gesetze der Physik in der Stratosphäre zu verstehen. Unter Verwendung von Ballons ohne Druck, wie in der Abbildung (unten) gezeigt, beobachtete das Team, wie sich das Gas bei extremen Temperaturen und Drücken ausdehnte und zusammenzog, um ihre Auswirkungen auf die Fähigkeit von Ballons zu verstehen, über Wasser zu bleiben.
Die frühen Prototypen von Loon-Ballons hatten alle Formen und Größen, wie dieses Konzept eines rechteckigen Mylar-Ballons (unten), der fast 4 Stockwerke groß war. Das Konzept wurde nicht verwendet, aber natürlich nicht wegen der mangelnden Brillanz!
Bevor Loon einen Ballon mit neuen Technologien in die reale Welt brachte, musste er seine Fähigkeit testen, die Bälle zu versiegeln und zu füllen. Oft wurden Ballons bis zum Anschlag aufgepumpt, um unter Druck zu platzen.
Dieser frühe Prototyp (unten) in Form einer runden Kugel wurde als "Kugel" bezeichnet.
500.000 Kilometer im Jahr 2013 zurückgelegt
Einer der Ballons fährt in 22 Tagen um die Welt und zählt den 500.000sten Kilometer des Weges, beginnend mit der zweiten Runde. Dieses Wissen führt zu signifikanten Verbesserungen bei Modellen für Windvorhersage, Ballonbahn, Vorhersage und Navigation.
Erste WIFI-Verbindung
Der Canterbury Sheep Breeder (Neuseeland) war der erste, der über eine am Dach seines Hauses angebrachte Internetantenne eine Verbindung zum Internet herstellte. Das Loon-Projekt ist für die Öffentlichkeit zugänglich, was dazu beiträgt, einige der UFO-Sichtungen zu erklären, die nach Tests auf der ganzen Welt gemeldet wurden.
Ein lebhafter Wintermorgen in den neuseeländischen Canterbury Plains, wo sich das Loon-Team auf den Start vorbereitet.
In den Tagen vor dem neuseeländischen Pilottest wachte das gesamte Team mitten in der Nacht im Morgengrauen auf und bereitete sich darauf vor, den Ballon zu starten, wenn der Wind ruhiger war. Trotz Müdigkeit erhielten sie eine Belohnung in Form von sehr malerischen Arbeitsbedingungen.
Starttag in Neuseeland. Einige Stunden nach Sonnenaufgang stieg über dem Himmel von Christchurch und den Canterbury-Ebenen auf der Südinsel eine Herde der ersten Loon-Testbälle auf, und der erste echte Benutzer - ein Schafzüchter in den Ebenen, mit denen Loon Kontakt aufnahm.
Das Bild eines Loon-Ballonfluges auf dem Weg in die Stratosphäre mit den neuseeländischen Südalpen im Hintergrund spiegelt die Mission wider, Menschen auf der ganzen Welt miteinander zu verbinden.
Erste LTE
Die örtliche Schule in Agua Fria in der ländlichen Gegend von Campo Mayor, Brasilien, wird zunächst über einen in der Nähe abgefeuerten Ballon mit dem Internet verbunden. Dies ist die erste erfolgreiche LTE-Verbindung des Loon-Projekts, 2014.
Der Loon-Testballon steigt schnell über dem ländlichen Agua Frias in Brasilien an und schwillt an, bevor er eine Mission zur Bereitstellung von LTE-Konnektivität mit einer örtlichen Schule beginnt.
Bevor ein Durchbruch mit Algorithmen erzielt wurde, die Loon nun bei der Navigation im Wind unterstützen, mussten die Ingenieure Antennen auf Lastwagen installieren, um Ballons zu jagen und unter ihnen zu sein, um den Service zu testen.
Vor dem Start von Ballons, die Hunderte von Tagen fliegen konnten, ging ein kleines Team ins ländliche Brasilien. Ziel war es, erstmals Tester mit Loon-LTE-Technologie zu verbinden. Loon lieferte das Internet während eines Geografieunterrichts erfolgreich an eine lokale Schule.
Während das Team die LTE-Technologie für eine lokale Schule in Brasilien implementierte, konnten die Loon-Ingenieure der Gelegenheit nicht widerstehen, das Wetter und den Wind in diesem neuen Gebiet zu überprüfen. Loon startete 5 Ballons der Ibis-Klasse (von denen einer hier gezeigt wird), um alles zu erleben, was während eines Fluges entlang des Äquators passiert.
Über die langfristige Entwicklung - LTE / 4G
Die gesamte Infrastruktur basiert auf LTE, die eNodeB-Komponente (das Äquivalent einer „Basisstation“, die direkt mit Telefonen kommuniziert) wird auf einen Ballon übertragen. Anfangs kommunizierten Ballons über WLAN (nicht lizenzierte ISM-Bänder mit 2,4 und 5,8 GHz), wechselten dann aber zu LTE.
Long-Term Evolution (LTE), auch bekannt als 4G, ist eine schnell wachsende globale Technologie, die sich ständig weiterentwickelt und beispiellose Datenübertragungsgeschwindigkeiten, große Kapazität und ein neues Maß an Benutzerdienstleistung bietet.
Die LTE-Spezifikation bietet Spitzen-Downlink-Geschwindigkeiten von 300 Mbit / s, Spitzen-Uplink-Geschwindigkeiten von 75 Mbit / s und QoS-Positionen, die eine Übertragungsverzögerung von weniger als 5 ms im Funkzugangsnetzwerk bereitstellen. LTE kann sich schnell bewegende Mobiltelefone steuern und unterstützt Multicast- und Broadcast-Streams. LTE unterstützt skalierbare Trägerbandbreiten von 1,4 MHz bis 20 MHz und unterstützt sowohl Frequenzmultiplex (FDD) als auch Zeitmultiplex (TDD).
LTE überlappt das 3G-Netzwerk und unterstützt daher nahtlose LTE / 3G-Konnektivität. 3G bietet einen konsistenten Breitbandzugang, wenn Benutzer über die LTE-Abdeckung und Sprachdienste im gesamten Netzwerk hinausgehen. 3G bietet auch globales Sprach- und Datenroaming für LTE-Geräte.
3 Millionen Kilometer
Loon-Ballons legten ab 2014 mehr als 3 Millionen Kilometer durch die Stratosphäre zurück, was vier Flügen zum Mond und zurück entspricht. Millionen Kilometer Testflüge haben dazu beigetragen, die Art des Windes in verschiedenen Höhen genauer vorherzusagen, was uns die beste Gelegenheit bietet, Ballons dort zu halten, wo wir sie brauchen.
, 2016 98 , 20 000 .
, Google , Loon . Google , Safaricom, Airtel Telkom Kenya.
:
Google — , . Facebook AQUILA, , Boeing 737, , .
Quellen:
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-5gVielen Dank für Ihren Aufenthalt bei uns. Gefällt dir unser Artikel? Möchten Sie weitere interessante Materialien sehen? Unterstützen Sie uns, indem Sie eine Bestellung
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