As redes terrestres 5G suportam balões e drones de alta altitude, e um dia eles poderão se unir a eles.
Foto: LoonEnquanto o mundo está se esforçando para introduzir redes móveis de alta velocidade 5G na Terra, algumas empresas continuam se concentrando em torres de células flutuantes no céu. Durante a sessão final da sexta Cúpula 5G anual no Brooklyn, na quinta-feira (25 de abril), os líderes do setor de TI e telecomunicações do Vale do Silício discutiram se os drones e balões poderiam finalmente começar a fornecer comunicações móveis comerciais e serviços de Internet a partir do ar.
No mesmo dia, Loon, uma subsidiária da Alphabet Inc., era originalmente uma divisão da empresa de pesquisa de balões Google X, que anunciou uma parceria estratégica com a Softbank HAPSMobile para usar balões e drones movidos a energia solar para expandir a cobertura da Internet móvel. e auxiliar na implementação de redes 5G.
As possibilidades estão em nossas mãos do ponto de vista do uso real do 5G em combinação com uma enorme mudança de paradigma no que diz respeito aos UAS - drones e satélites
Disse Volker Ziegler, diretor de tecnologia da Nokia Bell Labs.
Ninguém espera que os balões voadores Loon e os drones HAPSMobile competam diretamente com as redes terrestres 5G em um futuro próximo. Até recentemente, não era fácil desenvolver um balão ou uma plataforma / plataforma não tripulada que fosse econômica o suficiente para uso em telecomunicações, disse Salvatore Candido, engenheiro-chefe e CTO da Alphabet em Loon. No entanto, essas plataformas de alto vôo podem ajudar a preencher lacunas quando não há cobertura nas comunidades rurais ou em outras comunidades carentes. Mesmo as áreas rurais dos Estados Unidos podem não atender aos planos atuais de 5G.
Uma frota de balões e drones também pode fornecer cobertura temporária, por exemplo, durante grandes eventos pré-planejados, como o Super Bowl, ou após desastres naturais. A Nokia fez parceria anteriormente com a Alphabet's Loon quando implantou sua frota piloto de balões para fornecer serviços básicos de Internet a 200.000 pessoas em Porto Rico depois que a ilha foi destruída em 2017 pelo furacão Maria, que atingiu os Estados Unidos da América. . A tecnologia LTE da Nokia foi instalada em balões como parte da coalizão mais ampla da AT&T e da T-Mobile.
Um bilhão de pessoas no mundo não tem comunicação suficiente, seja temporariamente por causa de um furacão ou simplesmente por causa de onde vivem. Eu acho que todas essas novas tecnologias combinadas nos permitem criar redes que podem atingir um grande número dessas pessoas.
-Salvatore Candido, Loon.
Loon ainda não começou a implementar equipamentos 5G em seus balões, embora uma parceria com o HAPSMobile Softbank sugira que um dia será possível. No entanto, o advento das redes terrestres 5G também pode facilitar a implantação de veículos aéreos não tripulados ou bolas na Internet. O Ziegler da Nokia observou que o 5G oferece vantagens sobre o 4G LTE ao implementar um sistema de retransmissão / relé que reflete um sinal entre grupos de balões ou drones para expandir a área de cobertura muito além da estação terrestre de onde o sinal vem.
De acordo com Giuseppe Loino, professor associado de engenharia elétrica e de computadores da Universidade de Nova York e diretor do Agile Robotics and Perception Lab, a presença da tecnologia de rede 5G em termos de controle de tráfego aéreo pode facilitar o rastreamento e controle de um grande grupo de veículos aéreos não tripulados.
Quando chegar a hora, será importante para as empresas de telecomunicações criar demanda por telefones móveis de alta velocidade e serviços de Internet, demonstrando o que podem fazer pelo público ou pelos clientes, disse Dallas Brooks, diretor do Raspet Flight Research Laboratory da Universidade do Mississippi e assistente do diretor do ASSURE FAA Center of Excellence UAS. Ele convidou os participantes da Cúpula do Brooklyn 5G a colaborar com ele e outras universidades participantes do programa de pesquisa e testes da Administração Federal de Aviação para a integração de drones no espaço aéreo nacional dos EUA.
Loon pode ser um dos primeiros a aplicar a solução com balões, mesmo que no início eles não forneçam serviços 5G. Os balões estratosféricos da empresa já venceram seu primeiro contrato comercial com a Telkom Quênia para fornecer serviços móveis para quase 50 milhões de quenianos. Mas Loon certamente não estará sozinho na tentativa de fazer esses projetos funcionarem na era 5G. "Não faltam pessoas tentando criar pseudo-satélites na estratosfera", disse Candido.
Um pouco sobre as tecnologias e os princípios de operação das torres de balão:
A comunicação com balões voando na estratosfera a uma altitude de 20 km cria várias dificuldades de engenharia únicas. Para expandir a conectividade de rede em áreas não alcançadas e não atendidas em todo o mundo, Loon combina avanços na ciência de materiais, modelagem de atmosfera, aprendizado de máquina, sistemas de comunicação e muito mais.
Sistema Loon
Loon pegou os componentes mais essenciais das torres celulares e os redesenhou para que fossem leves e fortes o suficiente para serem transportados por balão a uma altitude de 20 km, na borda do espaço. Os balões Loon são projetados e fabricados para suportar condições adversas na estratosfera, onde o vento pode soprar mais de 100 km / h e a temperatura pode cair para -90 ° C.
1. O balão.
Cada bola do tamanho de uma quadra de tênis feita de folhas de polietileno é projetada para mais de 100 dias de voo antes de pousar na Terra de maneira controlada.
2. Equipamento de voo.
Todo o equipamento de voo é altamente eficiente em termos energéticos e funciona com fontes de energia renováveis. Os painéis solares fornecem energia ao sistema durante o dia enquanto carrega a bateria de bordo, o que permite que você trabalhe à noite.
Equipamento de voo
1. Antenas.
As antenas transmitem dados das estações terrestres, através de uma rede de balões e de volta ao telefone LTE do usuário. O usuário não precisa de nada além de um telefone LTE padrão para conectar-se a um balão Loon.
2. painéis solares.
Os painéis solares fornecem energia ao equipamento durante o dia e carregam a bateria de bordo para uso noturno.
3. Cápsula de vôo.
A cápsula de vôo contém eletrônicos, um pequeno conjunto de dispositivos de comunicação que incluem transceptores. Na eletrônica, um transceptor é essencialmente um transmissor e um receptor em um único pacote para controlar o sistema Loon.
4. O pára-quedas.
Após o voo, o paraquedas será acionado automaticamente para retornar com segurança a bola para a Terra.
Iniciar LOON
Os sistemas Autolaunchers personalizados são projetados para dimensionar balões Loon com segurança e confiabilidade. Os painéis laterais protegem o balão do vento, pois ele é preenchido com gás de elevação e colocado em funcionamento. O guindaste é direcionado na direção do vento para liberar suavemente o balão Loon na estratosfera. Cada torneira é capaz de lançar um novo balão a cada 30 minutos na rede Loon.
Movimento por trás do vento
Voo estratosférico:
Os balões Loon voam cerca de 20 km acima da superfície da Terra na estratosfera, bem acima de aviões, vida selvagem e clima.
Navegação autônoma:
Nas plataformas de lançamento, os balões Loon podem chegar a qualquer país do mundo. Modelos preditivos de vento e algoritmos autônomos de tomada de decisão movem cada balão para cima ou para baixo na camada de vento soprando na direção certa, entregando o balão para onde deve ser direcionado. O sistema de navegação opera de forma autônoma, usando algoritmos e software, enquanto os operadores fornecem controle humano contínuo.
Redes inteligentes:
O Loon Balloon Group cria uma rede que se comunica com as pessoas em uma determinada área da mesma maneira que um grupo de torres na terra forma uma rede terrestre. A diferença é que as torres Loon estão constantemente se movendo com o vento. O software aprende constantemente a melhorar a "coreografia" dos balões, o que melhora a qualidade da rede. Toda a rede pode funcionar de forma autônoma, distribuindo efetivamente conexões entre balões e estações terrestres, levando em consideração o movimento de balões, obstáculos e eventos climáticos.
Comunicação
A grande área de cobertura da Loon permite que as operadoras móveis expandam sua área de cobertura sempre que necessário. Loon transmite um sinal de operador dos pontos de conexão na Terra, irradia-o através de vários balões na estratosfera e depois o envia de volta ao dispositivo LTE do usuário. Toda a rede pode funcionar de forma autônoma, distribuindo efetivamente conexões entre balões e estações terrestres, levando em consideração o movimento de balões, obstáculos e eventos climáticos.
1. O sinal da Internet sem fio é transmitido através da estação terrestre de Loon para o balão mais próximo de um operador móvel localizado no solo.
2. O sinal é transmitido através de uma rede de balões Loon ball.
3. Os telefones de usuário LTE padrão se conectam à rede móvel através de balões Loon.
Aterragem e recuperação
Loon mantém constante telemetria e comunicação da equipe com cada balão, rastreando a localização usando GPS. Quando o balão está pronto para a desativação, o gás de sustentação que segura o balão no ar termina, o pára-quedas se desdobra automaticamente para controlar a aterrissagem. A descida é coordenada com o serviço local de controle de tráfego aéreo para pousar com segurança o balão em uma área pouco povoada. Em seguida, as equipes de recuperação em terra coletam equipamentos para reutilização e reciclagem.
Análise pós-vôo
Após a recuperação, balões são colocados em um scanner gigante no laboratório de Loon para verificar se há furos e rasgos microscópicos. Esse processo mostra uma imagem de como os balões reagem às condições na estratosfera. A realização dessa análise permite tirar as conclusões corretas ao projetar, o que permite à equipe desenvolver balões capazes de voar por um tempo cada vez mais longo.
Maneira de criar
Desde os primeiros dias de teste com balão, design e fabricação de equipamentos especiais para iniciantes e fornecendo comunicações para pessoas após desastres naturais, Loon se comprometeu a enfrentar o desafio de expandir o acesso à Internet para comunidades remotas em todo o mundo.
Testando idéias
Os primeiros testes foram realizados em 2011 usando um balão meteorológico e estações base prontas para a venda de radiofrequências - o primeiro protótipo. Os próximos dois anos são um processo rápido de iteração para provar que a Internet pode funcionar em um balão.
Às vezes, os experimentos não foram como planejados. Aqui (abaixo), uma equipe de engenheiros pioneiros está perseguindo uma bola lançada sem sucesso no vale rural central da Califórnia. O balão, que parecia um saco de lixo, apesar de fazer beicinho, nunca foi deixado no chão.
Antes de projetar e construir balões de pressão ultra-alta, capazes de resistir a centenas de dias de voo, a equipe trabalhou diligentemente para entender as leis da física na estratosfera. Usando balões com pressão zero, como mostra a figura (abaixo), a equipe observou como o gás se expandia e se contraiu a temperaturas e pressões extremas, a fim de entender seu efeito na capacidade dos balões permanecerem flutuando.
Os primeiros protótipos dos balões Loon eram de todas as formas e tamanhos, como esse conceito de balão Mylar retangular (abaixo), com quase 4 andares. O conceito não foi usado, mas, é claro, não por falta de brilho!
Antes de levar um balão com novas tecnologias para o mundo real, Loon teve que testar sua capacidade de selar e encher as bolas. Muitas vezes, os balões eram inflados até o limite para explodir sob pressão.
Esse protótipo inicial (abaixo) no formato de uma bola redonda foi chamado de "bola".
500.000 quilômetros percorridos em 2013
Um dos balões viaja pelo mundo em 22 dias e conta o 500.000º quilômetro do caminho, iniciando a segunda rodada. Esse conhecimento leva a melhorias significativas nos modelos de previsão de vento, trajetória de balão, previsão e navegação.
Primeira conexão WIFI
O criador de ovinos de Canterbury (Nova Zelândia) foi a primeira pessoa a se conectar à Internet usando uma antena de Internet conectada ao telhado de sua casa. O projeto Loon é aberto ao público, o que ajuda a explicar alguns dos avistamentos de OVNIs relatados após testes em todo o mundo.
Uma animada manhã de inverno nas planícies de Nova Zelândia, Canterbury, onde a equipe de Loon está se preparando para o lançamento.
Nos dias que antecederam o teste piloto da Nova Zelândia, toda a equipe acordou no meio da noite, ao amanhecer, e começou a se preparar para lançar o balão quando o vento estava mais calmo. Apesar do cansaço, eles receberam uma recompensa na forma de condições de trabalho muito pitorescas.
Dia de lançamento na Nova Zelândia. Poucas horas após o nascer do sol, no céu de Christchurch e nas planícies de Canterbury, na ilha sul, um bando das primeiras bolas de teste de Loon se levantou, com o primeiro usuário real - um criador de ovelhas nas planícies que Loon contatou.
A imagem de um voo de balão de Loon a caminho da estratosfera, com os Alpes do Sul da Nova Zelândia em segundo plano, reflete uma missão de conectar pessoas ao redor do mundo.
Primeiro LTE
A escola local em Agua Fria, localizada no bairro rural de Campo Mayor, Brasil, é conectada à Internet pela primeira vez usando um balão lançado nas proximidades. Isso marca a primeira conexão LTE bem-sucedida do projeto Loon, 2014.
Subindo rapidamente pela zona rural de Agua Frias, no Brasil, o balão de teste Loon começa a inchar antes de embarcar em uma missão para fornecer conectividade LTE a uma escola local.
Antes que uma inovação fosse feita usando algoritmos que agora ajudam Loon a navegar no vento, os engenheiros tiveram que instalar antenas em caminhões para perseguir balões e estar sob eles para testar o serviço.
Antes de lançar balões, que podiam voar centenas de dias, uma pequena equipe foi para o interior do Brasil. O objetivo era tentar conectar testadores usando a tecnologia LTE com tecnologia Loon pela primeira vez. Loon entregou a Internet com sucesso a uma escola local durante uma aula de geografia.
Enquanto a equipe estava implementando a tecnologia LTE para uma escola local no Brasil, os engenheiros da Loon não resistiram à oportunidade de verificar o tempo e o vento nessa nova área. Loon lançou 5 balões da classe Ibis (um dos quais é mostrado aqui) para experimentar tudo o que acontece durante um voo ao longo do equador.
Sobre a evolução a longo prazo - LTE / 4G
Toda a infraestrutura é baseada em LTE, o componente eNodeB (o equivalente a uma "estação base" que se comunica diretamente com os telefones) é transferido para um balão. Inicialmente, os balões se comunicavam usando WiFi (bandas ISM não licenciadas de 2,4 e 5,8 GHz), mas depois mudavam para o LTE.
A evolução a longo prazo (LTE), também conhecida como 4G, é uma tecnologia global em rápido crescimento que está em constante evolução, fornecendo velocidades de transferência de dados sem precedentes, grande capacidade e um novo nível de serviço ao usuário.
A especificação LTE fornece velocidades máximas de downlink de 300 Mbit / s, velocidades máximas de uplink de 75 Mbps e posições de QoS, fornecendo um atraso de transmissão inferior a 5 ms na rede de acesso por rádio. O LTE tem a capacidade de controlar telefones móveis em movimento rápido e suporta fluxos de difusão seletiva e de difusão. O LTE suporta larguras de banda de portadora escalonáveis de 1,4 MHz a 20 MHz e suporta multiplexação por divisão de frequência (FDD) e multiplexagem por divisão de tempo (TDD).
O LTE se sobrepõe à rede 3G e, portanto, suporta conectividade LTE / 3G contínua. O 3G fornece acesso de banda larga consistente quando os usuários vão além da cobertura LTE e dos serviços de voz em toda a rede. O 3G também fornece roaming global de voz e dados para dispositivos LTE.
3 milhões de quilômetros
Os balões Loon a partir de 2014 cobriam mais de 3 milhões de quilômetros percorrendo a estratosfera, o que equivale a quatro vôos para a Lua e para trás. Milhões de quilômetros de vôos de teste ajudaram a começar a prever com mais precisão a natureza do vento em diferentes altitudes, o que nos dá a melhor oportunidade de manter balões onde precisamos deles.
, 2016 98 , 20 000 .
, Google , Loon . Google , Safaricom, Airtel Telkom Kenya.
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O Google não é a única empresa que busca fornecer acesso em massa à Internet. O laboratório de comunicações do Facebook está trabalhando para construir um AQUILA, uma aeronave solar de envergadura maior que o Boeing 737, que pode continuar funcionando por vários meses, na esperança de fazer o mesmo.Fontes:
spectrum.ieee.org/tech-talk/telecom/internet/internet-balloons-and-drones-look-to-rise-in-the-5g-erahttps://loon.com/technologymedium.com/iot- Laboratório-de-idéias-extremas-5g / googles-ball-powered-high-speed-internet-now-in-kenya-be34c35f0f37airsoc.com/articles/view/id/5cc5b2e8c4263cec6e67cd04/floating-cell-towers-are-the-next -step-for-5gObrigado por ficar conosco. Você gosta dos nossos artigos? Deseja ver materiais mais interessantes? Ajude-nos fazendo um pedido ou recomendando a seus amigos, um
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