Учёные из Университета Калифорнии в Сан-Диего разработали систему, которая может полностью изменить подход к наземным спутниковым станциям. Вместо громоздких механических тарелок диаметром более 1,8 метра они предлагают сеть компактных плоских антенн, которые можно разместить на крышах, вышках связи и других зданиях. Новая технология под названием ArrayLink обещает сделать спутниковую связь дешевле, масштабируемее и в несколько раз производительнее.
Современные спутниковые созвездия в низкой околоземной орбите развиваются стремительно — их количество уже исчисляется тысячами и продолжает расти. Однако наземная инфраструктура сильно отстаёт. Большинство станций до сих пор используют большие параболические антенны, которые могут одновременно работать только с одним спутником и должны физически поворачиваться, чтобы следовать за аппаратами, летящими со скоростью около 28 000 км/ч.
Переход между спутниками занимает от нескольких секунд до минуты, в течение которой станция становится недоступной. Это серьёзное узкое место, которое сдерживает развитие всей отрасли.
Как работает ArrayLink
Вместо одной огромной антенны исследователи используют до 16 компактных плоских фазированных решёток (размером примерно с ноутбук), распределённых на площади до километра. Каждая отдельная панель сама по себе недостаточно мощная, но вместе они работают как единая мощная антенна, приближаясь по характеристикам к классической тарелке.
Главное преимущество — использование технологии near-field line-of-sight MIMO. Когда панели разнесены на достаточное расстояние, они начинают «видеть» сигнал со спутника немного по-разному. Это позволяет одновременно передавать несколько независимых потоков данных (до четырёх на расстояниях в сотни километров и два — на расстояниях более 2000 км).
В итоге система может обеспечить до трёхкратного прироста пропускной способности по сравнению с обычной одиночной тарелкой. Кроме того, ArrayLink умеет фокусировать энергию не только по направлению, но и по расстоянию, снижая помехи другим спутниковым системам.
Практические преимущества
- Дешёвое развёртывание — можно использовать серийные фазированные решётки, уже массово производимые для Starlink и 5G.
- Краудсорсинг — любой владелец крыши или компания сможет установить панели и подключить их к спутниковой сети.
- Интеграция с 5G — антенны можно размещать прямо на существующих вышках сотовой связи, у которых уже есть питание и оптоволоконный бэкхол.
- Надёжность — нет движущихся частей, которые изнашиваются и требуют обслуживания.
Технология уже прошла реальные полевые испытания на частоте 27 ГГц с использованием фазированных решёток и программно-определяемых радиостанций. Результаты полностью совпали с теоретическими расчётами и симуляциями.
