Využití satelitů pro komunikaci je běžné, ale stále se nejedná o dostupné řešení širokopásmového přístupu třeba pro domácnosti. Přitom velká část populace světa, a dokonce i Evropy, žije v místech, kam se jiné možnosti rychlých přípojek k Internetu nedostanou, ať se jedná o kabelové sítě, DSL, ale i pevné pozemní bezdrátové sítě. Proto se zkoumají jiné možnosti, které by mohly nabídnout širokopásmový přístup k Internetu ve vzdálených, řídce osídlených a pro širokopásmové sítě málo dostupných oblastech.
Jedním z možných řešení jsou výškové platformy (HAP, High Altitude Platform), které mohou suplovat satelity. Mohou to být balóny, vzducholodi (viz obrázek 1) nebo speciální letadla na sluneční energii, která se pohybují ve stratosféře, maximálně 17–22 km nad zemským povrchem. Podobně jako satelitní sítě nepotřebují žádnou pozemní kabelovou infrastrukturu ani stožáry, takže by se mělo jednat o levnější řešení než u pozemních řešení širokopásmového přístupu.
Obrázek 1: příklad HAP
Navíc díky svému pokrytí podobně jako satelitní sítě nejen překonávají dosah pozemních sítí, ale také mohou zcela přirozeně podporovat jak pevný přístup k Internetu (v domácnostech či podnicích), tak mobilní uživatele (např. i v rychlých vlacích – mezi HAP a chytrou anténou přístupového bodu vlaku). Kapacitní možnosti jsou také vysoké – až ve dvou řádech překonávají nabídku současných širokopásmových pozemních přípojek.
HAP lze nasadit jednotlivě, nepotřebují konstelaci, jako vyžadují satelity. Díky malé výšce mohou opětovně využívat stejné kmitočty, takže nabízejí vyšší kapacitu než satelitní systémy. Navíc nemají problémy se zpožděním při přenosu signálu, které se musí u satelitních přenosů řešit úpravou implementace TCP/IP.
HAP nepotřebuje raketu či raketoplán pro vynesení do stratosféry, protože se pohybuje na vlastní pohon. Může využít stávající technologie základnových stanic s výjimkou antén a uživatelé nepotřebují nová koncová zařízení (viz obrázek 2).
Obrázek 2: Poskytování služeb prostřednictvím HAP
Díky předpokládaným nižším nákladům by měly být HAP na rozdíl od satelitního přístupu určeny pro masový trh. Předpokládané náklady by měly být desetkrát nižší než u satelitního přístupu a HAP by navíc měly být schopny poskytovat službu ve srovnatelné oblasti až 1000krát více uživatelům než satelitní komunikace.
Technické řešení
Jako HAP se uvažují stratosférické vzducholodě (ve výšce 3–22 km) nebo speciální letadla (HALE, High Altitude Long Endurance, ve výšce 16–19 km), která budou pracovat zhruba v dvojnásobné výšce než běžná dopravní letadla. Mohou být buď pilotována, nebo bez obsluhy (UAV, Unmanned Aerial Vehicle). Platformy budou napájeny sluneční energií během dne a z lithiových baterií nebo palivových článků v noci. Periodicky se HAP budou moci vracet na zem pro pravidelnou kontrolu a údržbu (na rozdíl od družic, které jsou většinou vyslány jednou provždy).
Vzdušné platformy v různých podobách budou „pevně umístěné“ nad určitým místem ve výšce 20 km a budou pokrývat zhruba oblast až stovek km v průměru. V rámci obslužné oblasti může HAP nabídnout kapacitu 120 Mbit/s (symetricky nebo asymetricky). HAP nebudou úplně stacionární, budou se ve své výšce trochu pohybovat, ale od stanoveného bodu se neodchýlí o více než 1,5 km.
Komunikace bude založena na bezdrátovém signálu po vlnách milimetrové délky. ITU na WRC '03 alokovalo pásma 31/28 GHz a 47/48 GHz (směr dopředný/směr zpětný). Budou se ale také využívat bezdrátové optické spoje (FSO, Free Space Optics, viz článek Bezdrátové optické sítě). Rádiové vlny se použijí pro provoz na velkou vzdálenost a FSO pro spoje v přímé viditelnosti mezi jednotlivými platformami HAP. Systém bude používat směrovatelné antény používající nejnovější DSP (Digital Signal Processor). Pozemní antény jsou pro příjem potřeba jen velmi malé.
Evropský projekt Capanina
Nápad použít zařízení ve stratosféře pro komunikační účely není nový. Předchozí iniciativy pro tato zařízení používaly označení jako např. stratelite nebo aerostat, nejnověji právě HAP. Původní účel byl především realizovat telefonní hovory v oblastech s nedostatečnou telekomunikační sítí, protože HAP dokáží najednou obsloužit stovky tisíc hovorů. V posledních dvou letech se ale zájem o HAP přesunul do sféry poskytování širokopásmového přístupu.
HAP se zatím opatrně zkoušejí, zda skutečně půjdou nasadit do komerčního provozu a stát se tak reálnou alternativou poskytování širokopásmové první míle pro venkovské oblasti. Jeden z projektů, jenž má za úkol testovat nejrůznější formy HAP, je Capanina , který financuje Evropská unie v rámci probíhající evropské iniciativy „broadband for all“. Projekt probíhá v rámci sekce IST (Information Society Technologies) a je součástí rámcového programu FP6 (Sixth Framework Programme). Na projektu spolupracují organizace z Velké Británie, Slovinska, Itálie, Španělska, Maďarska, Německa, Švýcarska a nezvykle i z Japonska. Spolupráce evropských partnerů s japonskými je označovaná v tomto projektu jako klíčová.
Celkové náklady projektu, který má probíhat celkem čtyři roky, si vyžádají kolem 5,6 miliónu eur, z nichž velkou část hradí právě EU. Sponzorování z veřejných prostředků (i z našich kapes) je velmi důležité, protože se jedná o zcela novou technologii a do značné míry i nový podnikatelský model, takže si málokdo z privátní sféry dovolí investovat do zatím nevyzkoušeného řešení.
Capanina navazuje na projekt z předchozího rámcového programu (FP5), HeliNet, který ukázal potenciál tohoto řešení a vyvinul prototyp letadla na sluneční pohon, bez obsluhy, pod označením Heliplat (viz obrázek 3).
Obrázek 3: Heliplat
Vedle technické stránky věci má současný projekt za úkol zjistit skutečné úspory, které širokopásmový přístup prostřednictvím HAP může přinést oproti pozemním nebo satelitním řešením.
Jednou ze zkušebních oblastí Capanina je britský York, který má řadu satelitních vesnic, kam se zatím širokopásmový přístup nedostane. Tam také působí jeden z partnerů projektu, společnost SkyLINC. Ta již vloni inzerovala svoji platformu LIBRA (Low-Cost Integrated Broadband Radio Access), která měla v polovině letošního roku poskytovat symetrický širokopásmový přístup rychlostí nad 1 Mbit/s většině malých britských podniků prostřednictvím 18 balónů plněných heliem. Jak dalece se společnost svých plánů na spuštění celé „balonové“ sítě přidrží, není zatím jasné.
„Sky’s the limit“
Tento marketingový slogan se často opakuje, ale v tomto případě je jeho použití opravdu na místě. Výškové platformy HAP pro poskytování širokopásmových služeb se zdají jako celkem přirozené řešení, neboť se nacházejí „na půl cesty“ mezi pozemními bezdrátovými a satelitními sítěmi a lze je chápat jako další alternativu k pozemním a satelitním sítím. Mají řadu výhod jak vůči pozemním alternativám (nulová infrastruktura), tak satelitním (lepší pokrytí, vyšší kapacita, malé náklady na vypuštění HAP). Navíc by šlo HAP využít také pro poskytování mobilních služeb 3G, navigačních a lokalizačních služeb, průzkumu a dohledu (včetně vojenských účelů).
Nicméně před masovým nasazením HAP pro širokopásmové komunikační služby se musí vyřešit ještě řada komplikovaných technických otázek, od konkrétního protokolu pro přidělování požadované šířky pásma a QoS, spolupráce s novými protokoly pro pevný bezdrátový širokopásmový přístup (802.16a, 802.20, viz článek Mobilita v bezdrátových sítích, aneb 802.16e versus 802.20), až po přechod od prototypů vlastních HAP k jejich výrobě (výběr vhodných materiálů pro platformu a napájení sluneční energií).
Komerčně jsou služby HAP stále ve stadiu plánů a příprav, ale pokud budou cenově schůdné, pak ani pozdější nástup jim nic neubere na uplatnění zejména ve venkovských oblastech. Naopak budou moci využít řadu moderních technických vymožeností (např. chytré antény) a podporovat jak stacionární, tak i mobilní přístup k Internetu. Doufejme, že výsledky evropského projektu budou slibné a otevřou využití stratosféry pro širokopásmové přístupové služby.
ČLÁNKY DO MAILU