IEEE TSP: Низкоорбитальные спутники можно сделать высокопроизводительными

Спутники на низкой орбите смогут обеспечить высокоскоростную связь, но есть проблема: антенны спутника обслуживают только одного пользователя одновременно.

Чтобы обеспечить широкое покрытие, компаниям нужно либо запускать много спутников, либо большие спутники с большим количеством антенн. Оба варианта дорогостоящие, сложные и могут привести к переполнению орбит.

Компания SpaceX развивает проект StarLink — сеть, которая состоит из более чем 6000 спутников на низкой околоземной орбите. Более половины из них были запущены в последние несколько лет, и ещё десятки тысяч планируется запустить в ближайшие годы.

Учёные из Принстонского инженерного университета и Университета Янг Минг Чао Тунг на Тайване разработали метод, который позволяет спутниковым антеннам на низкой орбите передавать сигналы нескольким пользователям одновременно. Это значительно уменьшает количество необходимого оборудования.

В статье журнала IEEE Transactions on Signal Processing от 27 июня описан способ преодоления ограничения однопользовательской передачи данных.

Методика основана на усилении связи с помощью антенных решёток, направляющих пучок радиоволн в нужную сторону. Каждый луч несёт информацию в виде сигналов. Наземные платформы, такие как вышки сотовой связи, могут передавать множество сигналов на один луч, а низкоорбитальные спутники — только один.

Высокая скорость и постоянно меняющееся положение спутников делают обработку нескольких сигналов практически невозможной без их искажения.

Сотовая вышка передаёт сигнал автомобилю, который движется со скоростью 60 миль в час. По словам профессора кафедры электротехники и вычислительной техники Принстонского университета Х. Винсента Пура, это не сильно влияет на скорость обмена данными.

Однако спутники движутся очень быстро, чтобы оставаться на высоте, поэтому информация о них быстро меняется. Исследователи разработали систему, которая позволяет разделять передачи от одной антенной решётки на несколько лучей без дополнительного оборудования. Это помогает увеличить количество пользователей, обслуживаемых одной решёткой.

Соавтор работы, профессор электротехники в Университете Янг Минг Чиао Тунг Шанг-Хо (Лоуренс) Цай сравнил новый подход с освещением двумя лучами от фонарика без использования нескольких лампочек. По его словам, теперь нужна только одна лампочка, что означает снижение стоимости и энергопотребления.

Меньшее количество антенн может означать меньшее количество спутников или меньший размер спутников, или и то, и другое. Для покрытия только территории США обычной спутниковой сети на низкой околоземной орбите требуется от 70 до 80 спутников. Теперь это число можно сократить до 16.

По словам Пура, новая техника может быть включена в существующие спутники. Главное преимущество заключается в том, что можно разработать более простой спутник.

Воздействие в космосе

Низкоорбитальные спутники находятся на расстоянии от 100 до 1200 миль от поверхности Земли. В этом слое атмосферы ограниченное пространство, и чем больше объектов летает вокруг, тем выше вероятность их столкновения. Столкнувшиеся объекты разлетаются на части и выбрасывают мелкий мусор, который может врезаться в другие объекты.

Пур обеспокоен не столько падением спутника, сколько будущим атмосферы и замусоренной орбитой.

Индустрия низкоорбитальных спутников активно развивается, и компании, такие как Amazon и OneWeb, запускают свои спутниковые группировки для предоставления интернет-услуг. Новая техника может снизить риск возникновения опасностей.

По словам Пура, повышение эффективности вполне реально, хотя работа носит теоретический характер. Цай провёл полевые испытания с использованием подземных антенн и подтвердил работоспособность теории. Следующий шаг — реализовать идею в реальном спутнике и запустить его в космос.

13.09.2024


Подписаться в Telegram



Net&IT

GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще

Международный облачный провайдер Serverspace, ...

«Смута» заговорит по-новому: финальное обновление и свежие треки
«Смута» заговорит по-новому: финальное обновление и свежие треки

Сайберия Нова выпускает финальное обновление д...

Удаленка навсегда: как бизнес адаптируется к новым реалиям
Удаленка навсегда: как бизнес адаптируется к новым реалиям

Тренд на цифровизацию и удаленную ра...

Ритейл на скорости: почему серверы стали must-have для крупных сетей
Ритейл на скорости: почему серверы стали must-have для крупных сетей

Международный облачный провайдер и систем...

Облака над Средней Азией: как регион становится IT-гигантом
Облака над Средней Азией: как регион становится IT-гигантом

Средняя Азия активно развивает IT-сферу и ...

ИИ знает, кем ты станешь: как соцсети помогают выбрать профессию
ИИ знает, кем ты станешь: как соцсети помогают выбрать профессию

Ученые из Санкт-Петербургского государств...

Риски квантовой эры: как защитить интернет от новых угроз
Риски квантовой эры: как защитить интернет от новых угроз

Квантовые вычисления больше не являются д...

Представлены новейшие разработки в области квантовых вычислений
Представлены новейшие разработки в области квантовых вычислений

Квантовые вычисления находятся в авангард...

TheInnovator: Роботы с искусственным интеллектом изменят рынок труда
TheInnovator: Роботы с искусственным интеллектом изменят рынок труда

Если компании и ИИ-стартапы, стремящиеся ...

В КАИ оснащают беспилотники компьютерным зрением
В КАИ оснащают беспилотники компьютерным зрением

Ученые университета разработали специальные пр...

Разработан реалистичный тест для оценки навыков клинического общения ИИ
Разработан реалистичный тест для оценки навыков клинического общения ИИ

Инструменты искусственного интеллекта, такие к...

Сети Wi-Fi-избавили от лишней «информационной нагрузки»
Сети Wi-Fi-избавили от лишней «информационной нагрузки»

Ученые придумали, как сделать информацию ...

Nature Human Behaviour: Заблуждение ИИ усиливает наши собственные заблуждения
Nature Human Behaviour: Заблуждение ИИ усиливает наши собственные заблуждения

Системы искусственного интеллекта склонны пере...

Новую модель для графической нейросети сделают доступной для смартфонов
Новую модель для графической нейросети сделают доступной для смартфонов

Среди множества моделей искусственного интелле...

В ННГУ научились восстанавливать функции биологических нейросетей
В ННГУ научились восстанавливать функции биологических нейросетей

Новую технологию, которая работает подобно кле...

Scientific Reports: Разработано подвижное навигационное устройство для незрячих
Scientific Reports: Разработано подвижное навигационное устройство для незрячих

Новаторская навигационная технология, использу...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Новый рулевой КАИ Кирилл Охоткин: что ждет университет
Новый рулевой КАИ Кирилл Охоткин: что ждет университет
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
Математика против вирусов: как ученые СПбГУ научились предсказывать эпидемии
Математика против вирусов: как ученые СПбГУ научились предсказывать эпидемии
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Т-клетки и В-клетки: новые герои в борьбе с раком
Т-клетки и В-клетки: новые герои в борьбе с раком
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Почему одни помнят сны, а другие нет? Ученые нашли ответ
Почему одни помнят сны, а другие нет? Ученые нашли ответ
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
От мигрени до Альцгеймера: что значат гормоны для мозга
От мигрени до Альцгеймера: что значат гормоны для мозга
Тайны диатомовых водорослей: что происходит, когда вода становится соленой
Тайны диатомовых водорослей: что происходит, когда вода становится соленой
Nature Genetics: Тайны ДНК помогут понять, что на самом деле вызывает рак
Nature Genetics: Тайны ДНК помогут понять, что на самом деле вызывает рак
Мозг и микросхемы: нижегородские ученые учат электронику бороться с эпилепсией
Мозг и микросхемы: нижегородские ученые учат электронику бороться с эпилепсией

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
Круглый стол «Наука продвигать» пройдёт в эту субботу
Итоги IV конгресса молодых ученых