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GPS都要掉队了?代替它是超震慑的“太空网络”

时刻: 2019年12月27日 | 作者: Florian Meyer | 来历: 举世(www.22vfpn.com)
运用太空范畴先进的削减本钱技能,新的卫星体系将能运用数千颗卫星,而不是像之前的体系只能运用几十颗卫星。


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图片来历:CNN


撰文 | Florian Meyer

翻译 | 刘博宇

审校 | 董子晨曦


新一代的低空飞翔卫星有望组成“太空网络”,乃至能够掩盖全球各个偏远区域。瑞士苏黎世大学的计算机学家正在提议一种新的网络规划,能够使此类体系的网络容量添加一倍。


现在,卫星还没有在国际的互联网设备中发挥重要作用,但这种状况或许很快就会改动。苏黎世大学网络规划与架构实验室的Ankit Singla教授信任,在未来十年中,新一代的卫星能够成为太空网络的根底。他的团队正在研讨怎么进步大型计算机网络(包含互联网)的功能。


运用太空范畴先进的削减本钱技能,新的卫星体系将能运用数千颗卫星,而不是像之前的体系只能运用几十颗卫星。这些卫星能够经过激光互相衔接然后构成网络,能够彻底掩盖现在还没有网络或网络很差的偏远区域:这些区域不能或无法安稳衔接到为当今互联网供给驱动的洲际光纤电缆上。



太空互联网之争


LEO卫星的才能引发了一场新的剧烈的太空争霸赛,一些重量级选手比方Elon Musk的SpaceX和Jeff Bezo的亚马逊都参加其间。这些公司在开发大型的卫星星座,其间包含了数以万记的卫星。这些卫星将在间隔地球500千米的轨迹上,以27000km/h的速度绕地球飞翔(对地停止卫星:35,768千米)。


例如,SpaceX现已发射了第一批120颗卫星,并方案于2020年开端供给依据卫星的互联网服务。除了全球掩盖外,太空网络中运用的技能还确保了高速率的数据传输,推迟现象也远低于传统的对地停止卫星,乃至低于长间隔通讯的地下光纤线路。


与Singla协作的博士提名人DEbopam Bhattacjerje说:“假如这些方案获得成功,那将是国际互联网根底设备的巨大腾跃。”他正在优化规划依据卫星的宽带互联网网络,以确保高带速,无推迟的数据流转。本年,他在佛罗里达州举行的新式网络功能和技能国际会议ACM CoNEXT 上展现他的研讨成果。



动态网络的新规划


与固定的“地上互联网”比较,运动中的“太空互联网“也带来了新的研讨应战。卫星代表了数据在传输中经过的节点。跟着卫星的移动,节点不断改动互相之间的相对方位,然后构成了高度动态的网络。相反,地上互联网节点的方位并不会改动。因而,组成“地上互联网”的很多的静态结构不能满意“太空互联网”的要求。


“要完成依据卫星的宽带互联网,咱们有必要重新考虑当时互联网规划运转的一切方面。”Singla说道。他解说说,由于卫星以密布集体的办法快速移动,太空互联网需求一种更有用的网络规划办法。即使是用于高速的火车,无人机和飞机上的移动网络规划概念,也无法简略地搬迁使用在卫星上。


Bhattacherjee和Singla现已研讨出一种数学模型,用于演示怎么从根本上改进空间网络规划。他们现已运用SpaceX和Amazon的样本卫星测验了他们的规划办法,可是这个模型的使用规模不止这两家公司。


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图片来历:CC0 Public Domain



流通的数据传递模型


Bhattacherjee和Singla提出的规划概念彻底依据低地球轨迹卫星的高短时动态。他们首要提出的要害问题是:怎么将数千颗卫星衔接在一起以完成最佳的网络功能?找到答案并不简单,由于每个卫星最多能与四个卫星树立衔接。


直觉上,人们会以为卫星应当一直与间隔最近的卫星衔接。可是,依据Vhattacherjee的说法,这种猜测过分限制,这些卫星也能够安稳地衔接到间隔较远的卫星。从最大化数据传输功率的视点来看,假如数据的传输间隔更长可是经过节点更少,实践上会更有用率。究竟,经过节点时也会耗费资源,然后运用于其他衔接的资源变少。


可是,在削减传输途径上节点数量的一起有必要确保传输间隔不会过长,不然会使添加数据的推迟。此外,卫星之间的衔接不能被频频替换,由于树立新的衔接或许花费数十秒的时刻,而在此期间无法传输数据。


Bhattacherjee和Singla的办法背面的新主意是,卫星之间的衔接将选用专门的、可重复的形式。而最恰当的形式还取决于卫星群的几许形状和网络的输入流量。要害点在于,网络中的每颗卫星上都重复衔接的形式,且都以彻底相同的办法衔接,并随时刻推移继续安稳。


就SpaceX而言,新的规划理念使互联网传输功率与当时的办法比较进步了54%。在Kuiper(Amazon)的测验中,其功率进步了45%。Bhattacherjee总结说:“咱们的办法能够使依据卫星的互联网功率进步一倍。”


https://techxplore.com/news/2019-12-network-internet-space.html