Les réseaux terrestres 5G prendront en charge les ballons et les drones de haute altitude, et un jour ils pourront faire équipe avec eux.
Photo: huardAlors que le monde s'efforce d'introduire des réseaux mobiles à grande vitesse 5G sur terre, certaines entreprises continuent de se concentrer sur les tours de cellules flottantes dans le ciel. Au cours de la dernière session du sixième sommet annuel 5G à Brooklyn, jeudi 25 avril, les dirigeants de l'industrie informatique et des télécommunications de la Silicon Valley se sont demandé si les drones et les ballons pourraient enfin commencer à fournir des communications mobiles commerciales et des services Internet par voie aérienne.
Le même jour, Loon, une filiale d'Alphabet Inc., était à l'origine une division de la société de recherche sur les ballons Google X, qui a annoncé un partenariat stratégique avec Softbank HAPSMobile pour utiliser des ballons et des drones à énergie solaire pour étendre la couverture Internet mobile. et aider à la mise en œuvre des réseaux 5G.
Les possibilités sont entre nos mains du point de vue de l'utilisation réelle de la 5G en combinaison avec un changement de paradigme massif en ce qui concerne les drones, ainsi que les satellites
Dit Volker Ziegler, CTO de Nokia Bell Labs.
Personne ne s'attend à ce que les ballons Loon et les drones HAPSMobile rivalisent directement avec les réseaux terrestres 5G dans un avenir proche. Jusqu'à récemment, il n'était pas facile de développer un ballon ou une plate-forme / plate-forme sans pilote qui était suffisamment économique même pour une utilisation dans les télécommunications, a déclaré Salvatore Candido, ingénieur en chef d'Alphabet et CTO chez Loon. Cependant, ces plates-formes de haut vol peuvent aider à combler les lacunes lorsqu'il n'y a pas de couverture dans les communautés rurales ou autres mal desservies. Même les zones rurales des États-Unis peuvent ne pas respecter les plans 5G actuels.
Une flotte de ballons et de drones peut également fournir une couverture sur une base temporaire, par exemple, lors d'événements majeurs planifiés, tels que le Super Bowl, ou après des catastrophes naturelles. Nokia a précédemment établi un partenariat avec Loon d'Alphabet lorsqu'il a déployé sa flotte de ballons pilotes pour fournir des services Internet de base à 200000 personnes à Porto Rico après la destruction de l'île en 2017 par l'ouragan Maria, qui a frappé les États-Unis d'Amérique. . La technologie LTE de Nokia a été installée sur des ballons dans le cadre d'une coalition plus large d'AT & T et de T-Mobile.
Un milliard de personnes dans le monde n'ont pas suffisamment de communication, que ce soit temporairement à cause d'un ouragan ou simplement à cause de leur lieu de résidence. Je pense que toutes ces nouvelles technologies combinées nous permettent de créer des réseaux qui pourraient atteindre un grand nombre de ces personnes.
-Salvatore Candido, huard.
Loon n'a pas encore commencé à implémenter de l'équipement 5G dans ses ballons, bien qu'un partenariat avec HAPSMobile Softbank suggère qu'un jour ce sera possible. Cependant, l'avènement des réseaux terrestres 5G peut également faciliter le déploiement de véhicules aériens sans pilote ou de balles Internet pour les entreprises. Ziegler de Nokia a noté que la 5G offre des avantages par rapport à la 4G LTE lors de la mise en œuvre d'un système de relais / relais qui reflète un signal entre des groupes de ballons ou de drones pour étendre la zone de couverture bien au-delà de la station au sol d'où provient le signal.
Selon Giuseppe Loino, professeur agrégé de génie électrique et informatique à l'Université de New York et directeur d'Agile Robotics and Perception Lab, la présence de la technologie de réseau 5G en termes de contrôle du trafic aérien peut faciliter le suivi et le contrôle d'un grand groupe de véhicules aériens sans pilote.
Le moment venu, il sera important pour les entreprises de télécommunications de créer une demande de téléphones mobiles à haut débit et de services Internet en démontrant ce qu'elles peuvent faire pour le public ou les clients, a déclaré Dallas Brooks, directeur du Raspet Flight Research Laboratory de l'Université du Mississippi et directeur adjoint du ASSURE FAA Center of Excellence. UAS. Il a invité les participants du Brooklyn 5G Summit à collaborer avec lui et d'autres universités participant au programme de recherche et d'essais de la Federal Aviation Administration pour l'intégration de drones dans l'espace aérien national américain.
Loon peut être l'un des premiers à appliquer la solution avec des ballons, même si au début ils ne fourniront pas de services 5G. Les ballons stratosphériques de l'entreprise ont déjà remporté leur premier contrat commercial avec Telkom Kenya pour fournir des services mobiles à près de 50 millions de Kenyans. Mais Loon ne sera certainement pas le seul à essayer de faire fonctionner de tels projets à l'ère de la 5G. "Il n'y a pas de pénurie de personnes essayant de créer des pseudo-satellites dans la stratosphère", a déclaré Candido.
Un peu sur les technologies et les principes de fonctionnement des tours à ballons:
La communication avec des ballons volant dans la stratosphère à une altitude de 20 km crée un certain nombre de difficultés techniques uniques. Pour étendre la connectivité réseau dans les zones non desservies et mal desservies du monde entier, Loon combine les progrès de la science des matériaux, de la modélisation de l'atmosphère, de l'apprentissage automatique, des systèmes de communication et plus encore.
Système de huard
Loon a pris les composants les plus essentiels des tours cellulaires et les a repensées pour qu'elles soient suffisamment légères et solides pour être transportées par ballon à une altitude de 20 km, à la limite de l'espace. Les ballons Loon sont conçus et fabriqués pour résister à des conditions difficiles dans la stratosphère, où le vent peut souffler à plus de 100 km / h et la température peut descendre jusqu'à -90 ° C.
1. Le ballon.
Chaque balle de la taille d'un court de tennis en feuilles de polyéthylène est conçue pour plus de 100 jours de vol avant d'atterrir sur Terre de manière contrôlée.
2. Équipement de vol.
Tous les équipements de vol sont très économes en énergie et fonctionnent avec des sources d'énergie renouvelables. Les panneaux solaires alimentent le système pendant la journée tout en chargeant la batterie intégrée, ce qui vous permet de travailler la nuit.
Équipement de vol
1. Antennes.
Les antennes transmettent les données des stations au sol, sur un réseau de ballons et reviennent au téléphone LTE de l'utilisateur. L'utilisateur n'a besoin que d'un téléphone LTE standard pour se connecter à un ballon Loon.
2. Panneaux solaires.
Les panneaux solaires alimentent l'équipement pendant la journée et chargent la batterie de bord pour une utilisation nocturne.
3. Capsule de vol.
La capsule de vol contient de l'électronique, un petit ensemble d'appareils de communication comprenant des émetteurs-récepteurs. En électronique, un émetteur-récepteur est essentiellement un émetteur et un récepteur dans un seul boîtier pour contrôler le système Loon.
4. Le parachute.
Après le vol, le parachute se déploiera automatiquement pour ramener le ballon sur Terre en toute sécurité.
Lancer LOON
Les systèmes Autolaunchers sur mesure sont conçus pour dimensionner les ballons Loon de manière sûre et fiable. Les panneaux latéraux protègent le ballon du vent, car il est rempli de gaz de levage et prêt à fonctionner. La grue est dirigée sous le vent pour libérer en douceur le ballon Loon dans la stratosphère. Chaque robinet est capable de lancer un nouveau ballon toutes les 30 minutes dans le réseau Loon.
Mouvement derrière le vent
Vol stratosphérique:
Les ballons de plongeons volent à environ 20 km au-dessus de la surface de la Terre dans la stratosphère, bien au-dessus des avions, de la faune et des conditions météorologiques.
Navigation autonome:
Depuis les rampes de lancement, les ballons Loon peuvent atteindre n'importe quel pays du monde. Des modèles de vent prédictifs et des algorithmes de prise de décision autonomes déplacent chaque ballon vers le haut ou vers le bas dans la couche de vent qui souffle dans la bonne direction, livrant le ballon là où il doit être dirigé. Le système de navigation fonctionne de manière autonome à l'aide d'algorithmes et de logiciels, tandis que les opérateurs assurent un contrôle humain continu.
Réseaux intelligents:
Le Loon Balloon Group crée un réseau qui communique avec les gens d'une zone donnée de la même manière qu'un groupe de tours sur la terre forme un réseau au sol. La différence est que les tours Loon se déplacent constamment avec le vent. Le logiciel apprend constamment à améliorer la "chorégraphie" des ballons, ce qui améliore la qualité du réseau. L'ensemble du réseau peut fonctionner de manière autonome, distribuant efficacement les connexions entre les ballons et les stations au sol, en tenant compte du mouvement des ballons, des obstacles et des événements météorologiques.
La communication
La grande zone de couverture de Loon permet aux opérateurs mobiles d'étendre leur zone de couverture si nécessaire. Loon transmet un signal d'opérateur à partir des points de connexion sur la terre, le fait rayonner à travers plusieurs ballons dans la stratosphère, puis le renvoie au dispositif LTE de l'utilisateur. L'ensemble du réseau peut fonctionner de manière autonome, distribuant efficacement les connexions entre les ballons et les stations au sol, en tenant compte du mouvement des ballons, des obstacles et des événements météorologiques.
1. Le signal Internet sans fil est transmis via la station au sol Loon au ballon le plus proche à partir d'un opérateur mobile situé au sol.
2. Le signal est transmis à travers un réseau de ballons Loon ball.
3. Les téléphones utilisateurs LTE standard se connectent au réseau mobile via des ballons Loon.
Atterrissage et récupération
Loon maintient une télémétrie constante et une communication d'équipe avec chaque ballon, en localisant l'emplacement à l'aide du GPS. Lorsque le ballon est prêt pour le déclassement, le gaz de levage retenant le ballon en l'air se termine, le parachute se déplie automatiquement pour contrôler l'atterrissage. La descente est coordonnée avec le service local de contrôle de la circulation aérienne pour faire atterrir le ballon en toute sécurité dans une zone peu peuplée. Ensuite, les équipes de récupération des sols collectent les équipements pour les réutiliser et les recycler.
Analyse après vol
Après la récupération, les ballons sont disposés sur un scanner géant dans le laboratoire Loon pour vérifier les trous microscopiques et les déchirures. Ce processus dépeint la façon dont les ballons réagissent aux conditions de la stratosphère. La réalisation de cette analyse vous permet de tirer les bonnes conclusions lors de la conception, ce qui permet à l'équipe de développer des ballons capables de voler de plus en plus longtemps.
Façon de créer
Dès les premiers jours des tests de ballons, de la conception et de la fabrication d'équipements de démarrage spéciaux et de la communication aux personnes après des catastrophes naturelles, Loon s'est engagé à relever le défi de l'élargissement de l'accès à Internet pour les communautés éloignées du monde entier.
Tester des idées
Les premiers tests ont été effectués en 2011 à l'aide d'un ballon météorologique et de stations de base prêtes pour la vente de radiofréquences - le premier prototype. Les deux prochaines années sont un processus d'itération rapide pour prouver qu'Internet peut fonctionner dans un ballon.
Parfois, les expériences ne se sont pas déroulées comme prévu. Ici (ci-dessous), une équipe d'ingénieurs pionniers poursuit une balle lancée sans succès dans la vallée rurale centrale de la Californie. Le ballon, qui ressemblait à un sac poubelle, bien qu'il fût boudé, n'a jamais été laissé au sol.
Avant de concevoir et de fabriquer des ballons à ultra-haute pression capables de résister à des centaines de jours de vol, l'équipe a travaillé avec diligence pour comprendre les lois de la physique dans la stratosphère. À l'aide de ballons à pression nulle, comme le montre la figure (ci-dessous), l'équipe a observé comment le gaz se dilatait et se contractait à des températures et des pressions extrêmes afin de comprendre leur effet sur la capacité des ballons à rester à flot.
Les premiers prototypes de ballons Loon étaient de toutes formes et tailles, comme ce concept de ballon Mylar rectangulaire (ci-dessous), qui faisait près de 4 étages. Le concept n'a pas été utilisé, mais, bien sûr, pas à cause du manque de brillance!
Avant de prendre un ballon avec de nouvelles technologies dans le monde réel, Loon a dû tester sa capacité à sceller et à remplir les balles. Souvent, les ballons étaient gonflés à la limite pour éclater sous pression.
Ce premier prototype (ci-dessous) en forme de boule ronde était appelé "boule".
500 000 kilomètres parcourus en 2013
L'un des ballons parcourt le monde en 22 jours et compte le 500 000e kilomètre du parcours, en commençant le deuxième tour. Cette connaissance conduit à des améliorations significatives des modèles de prévision du vent, de trajectoire des ballons, de prévision et de navigation.
Première connexion WIFI
L'éleveur de moutons de Canterbury (Nouvelle-Zélande) a été la première personne à se connecter à Internet à l'aide d'une antenne Internet fixée au toit de sa maison. Le projet Loon est ouvert au public, ce qui permet d'expliquer certaines des observations d'OVNIS rapportées après des tests dans le monde entier.
Une matinée d'hiver animée dans les plaines de Canterbury en Nouvelle-Zélande, où l'équipe Loon se prépare pour le lancement.
Dans les jours précédant le test pilote en Nouvelle-Zélande, toute l'équipe s'est réveillée au milieu de la nuit, à l'aube, et a commencé à se préparer à lancer le ballon lorsque le vent était plus calme. Malgré la fatigue, ils ont reçu une récompense sous la forme de conditions de travail très pittoresques.
Journée de lancement en Nouvelle-Zélande. Quelques heures après le lever du soleil, sur le ciel de Christchurch et les plaines de Canterbury sur l'île sud, un troupeau des premières balles d'essai Loon s'est levé, avec le premier véritable utilisateur - un éleveur de moutons dans les plaines que Loon a contacté.
L'image d'un vol en ballon Loon en route vers la stratosphère, avec les Alpes du Sud de la Nouvelle-Zélande en arrière-plan, reflète une mission de connecter les gens du monde entier.
Premier LTE
L'école locale d'Agua Fria, située dans le quartier rural de Campo Mayor, au Brésil, est d'abord connectée à Internet à l'aide d'un ballon lancé à proximité. Il s'agit de la première connexion LTE réussie du projet Loon, 2014.
S'élevant rapidement au-dessus d'Agua Frias rural, au Brésil, le ballon d'essai Loon commence à gonfler avant de se lancer dans une mission pour fournir une connectivité LTE avec une école locale.
Avant qu'une percée ne soit faite en utilisant des algorithmes qui aident maintenant Loon à naviguer dans le vent, les ingénieurs devaient installer des antennes sur les camions pour chasser les ballons et être sous eux pour tester le service.
Avant de lancer des ballons, qui pouvaient voler des centaines de jours, une petite équipe s'est rendue dans les régions rurales du Brésil. L'objectif était d'essayer de connecter des testeurs en utilisant la technologie LTE propulsée par Loon pour la première fois. Loon a réussi à livrer Internet à une école locale lors d'un cours de géographie.
Alors que l'équipe implémentait la technologie LTE pour une école locale au Brésil, les ingénieurs Loon n'ont pas pu résister à l'occasion de vérifier la météo et le vent dans cette nouvelle zone. Loon a lancé 5 ballons de classe Ibis (dont l'un est illustré ici) pour découvrir tout ce qui se passe lors d'un vol le long de l'équateur.
À propos de l'évolution à long terme - LTE / 4G
Toute l'infrastructure est basée sur le LTE, le composant eNodeB (l'équivalent d'une «station de base» qui communique directement avec les téléphones) est transféré dans un ballon. Initialement, les ballons communiquaient en utilisant le WiFi (bandes ISM non autorisées de 2,4 et 5,8 GHz), mais ils sont ensuite passés au LTE.
L'évolution à long terme (LTE), également connue sous le nom de 4G, est une technologie mondiale à croissance rapide qui évolue constamment, offrant des vitesses de transfert de données sans précédent, une grande capacité et un nouveau niveau de service aux utilisateurs.
La spécification LTE fournit des vitesses de liaison descendante de pointe de 300 Mbit / s, des vitesses de liaison montante de pointe de 75 Mbps et des positions QoS fournissant un retard de transmission de moins de 5 ms dans le réseau d'accès radio. LTE a la capacité de contrôler les téléphones mobiles en mouvement rapide et prend en charge les flux de multidiffusion et de diffusion. Le LTE prend en charge des largeurs de bande de porteuse évolutives de 1,4 MHz à 20 MHz et prend en charge à la fois le multiplexage par répartition en fréquence (FDD) et le multiplexage par répartition dans le temps (TDD).
LTE chevauche le réseau 3G et prend donc en charge une connectivité LTE / 3G transparente. La 3G offre un accès large bande cohérent lorsque les utilisateurs vont au-delà de la couverture LTE et des services vocaux sur l'ensemble du réseau. La 3G fournit également l'itinérance mondiale de la voix et des données pour les appareils LTE.
3 millions de kilomètres
En 2014, les ballons de huard ont parcouru plus de 3 millions de kilomètres se déplaçant à travers la stratosphère, ce qui équivaut à quatre vols vers la Lune et retour. Des millions de kilomètres de vols d'essai ont permis de commencer à prédire avec plus de précision la nature du vent à différentes altitudes, ce qui nous donne la meilleure occasion de garder les ballons là où nous en avons besoin.
, 2016 98 , 20 000 .
, Google , Loon . Google , Safaricom, Airtel Telkom Kenya.
:
Google — , . Facebook AQUILA, , Boeing 737, , .
Sources:
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-5gMerci de rester avec nous. Aimez-vous nos articles? Vous voulez voir des matériaux plus intéressants? Soutenez-nous en passant une commande ou en le recommandant à vos amis, une
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