È iniziata la gara per fornire internet via satellite ad alta velocità alle aree più remote della Terra.
Le nuove società tecnologiche come Starlink, One Web e Kuiper di Amazon competono con società tradizionali e affermate di “satcomm” come Thuraya e Inmarsat per fornire Internet satellitare globale ad alta velocità e bassa latenza in tutto il mondo.
Questi nuovi mega-costellazioni fare affidamento su decine di migliaia di piccoli satelliti in orbita terrestre bassa che volano a poche centinaia di miglia di altitudine.
Virginia Tech e George Mason University hanno collaborato per sviluppare un’infrastruttura di rete distribuita, mobile spaziale e terrestre per la coesistenza multi-costellazione. Credito immagine: Mohamed Kassem, Università del Surrey.
L’interconnettività di rete è un elemento fondamentale per fornire agli utenti finali la copertura più rapida e affidabile. Sebbene tutte queste mega-costellazioni siano spinte a fornire un’elevata qualità del servizio, al momento non si connettono né interagiscono tra loro.
Virginia Tech e i partner della George Mason University hanno ricevuto una sovvenzione di 2 milioni di dollari dalla National Science Foundation (NSF) per cambiare questa situazione.
In un progetto finanziato dalla National Science Foundation, i ricercatori svilupperanno un’infrastruttura informatica open source e una nuova tecnologia di rete basata sullo spazio destinata a creare connessioni tra le reti satellitari in tutto il mondo.
Attraverso il programma CCRI (Computer and Information Science and Engineering Community Research Infrastructure) dell’agenzia, i ricercatori svilupperanno un’infrastruttura di rete distribuita, mobile spaziale e terrestre per la coesistenza multi-costellazione.
Satelliti Starlink prima del dispiegamento – foto illustrativa. Credito immagine: SpaceX
Investigatore principale Jonathan Nero e colleghi della facoltà di ingegneria della Virginia Tech hanno collaborato con la George Mason University per sviluppare un banco di prova di rete chiamato SpaceNet per la tecnologia standard del settore dietro le costellazioni di satelliti Internet.
Questo progetto si basa sul banco di prova iniziale transatlantico sviluppato attraverso a Programma supportato dalla Commonwealth Cyber Initiative in collaborazione con l’Università del Surrey nel Regno Unito.
“La sovvenzione NSF sosterrà lo sviluppo di infrastrutture informatiche open source e consentirà la ricerca sulla creazione di una nuova tecnologia di rete basata sullo spazio che collegherà le reti dalla superficie della Terra alla luna”, ha affermato Black, professore alla Kevin T. Crofton Dipartimento di ingegneria aerospaziale e oceanica.
“L’obiettivo è aprire queste reti a tutti, unendo costellazioni separate e indipendenti e incoraggiare un’ampia adozione di questa tecnologia”.
Il gruppo di ricerca studierà metodi, protocolli, standard e nuove tecnologie attraverso i quali varie costellazioni di satelliti e le reti che ospitano comunicano direttamente con gli altri e con se stesse, creando un quadro comune per le comunicazioni inter e intra-costellazione. Un banco di prova hardware-in-the-loop attualmente in fase di sviluppo iniziale definirà la tecnologia standard del settore alla base delle costellazioni di satelliti Internet, ottimizzerà i protocolli di routing e garantirà la protezione degli utenti e delle comunicazioni.
Laureato Thomas Wheeler (a sinistra) e Ph.D. il candidato Bruce Barbour lavora sul banco di prova hardware-in-the-loop che emula la connettività mutevole di una mega-costellazione su larga scala. Foto di Jama Green per Virginia Tech.
Mi senti ora?
Mentre ci sono miliardi di utenti Internet, la maggior parte non pensa due volte a come vengono instradate le loro connessioni o quale rete stanno utilizzando, a meno che ovviamente il segnale non sia debole o si interrompa del tutto. A terra, se una torre cellulare o un punto di accesso è molto richiesto, il traffico viene automaticamente reindirizzato a un altro nelle vicinanze o le velocità dei dati fornite diminuiscono per accogliere altri utenti.
In netto contrasto, le comunicazioni spaziali sono isolate. Le mega-costellazioni di satelliti seguono i propri modelli e standard operativi, hanno protocolli di comunicazione unici e semplicemente non si connettono a satelliti al di fuori della loro costellazione.
Le mega-costellazioni sono costituite da piccoli satelliti in orbita terrestre bassa che orbitano a poche centinaia di miglia di altitudine rispetto alla generazione precedente di grandi satelliti per comunicazioni geostazionari a distanze di oltre 22.000 miglia. Una distanza più breve consente ai dispositivi di potenza inferiore di connettersi direttamente ai satelliti e alle reti per ottenere una latenza media inferiore.
Cubesats, o nanosatelliti come questo, costituiscono la base di grandi costellazioni di satelliti. Credito immagine: Erik Kulu, Università di Tartu via WikimediaCC BY 3.0
Tuttavia, la posizione bassa dell’orbita terrestre significa che un singolo satellite è sopra la testa solo per pochi minuti in media, richiedendo la creazione di nuovi collegamenti dozzine di volte all’ora. Questa topologia di rete in rapida evoluzione con connettività e latenze mutevoli crea sfide nei protocolli di routing e trasporto, richiedendo una nuova architettura quasi in tempo reale.
Esplorando come le mega-costellazioni potrebbero interconnettersi senza rivelare costellazioni private o dati di rete, ci avviciniamo di un passo verso la creazione dell’equivalente del routing interdominio per le reti spaziali.
“Attraverso lo sviluppo dell’infrastruttura di base e l’implementazione dei protocolli di sicurezza informatica, speriamo di dimostrare il valore e la praticità di una rete inter-costellazione open source che presenta vantaggi su scala globale”, ha affermato Black.
Allungati e tocca qualcuno
All’inizio di quest’anno, con il supporto del Iniziativa informatica del Commonwealthil team di Virginia Tech ha collaborato con l’Università del Surrey per costruire il primo banco di prova hardware-in-the-loop al mondo che emula la connettività mutevole di una mega-costellazione su larga scala.
La prima fase prevede un prototipo iniziale con hardware in entrambe le università, in grado di testare e convalidare la comunicazione tra loro e con i satelliti virtuali.
Andando avanti, la sovvenzione NSF sosterrà una seconda fase del banco di prova, chiamata SpaceNet, e l’ulteriore sviluppo dell’infrastruttura di rete nel corso di tre anni.
Il team di ricerca costruirà un ambiente di test che modelli accuratamente la rete e le dinamiche; eseguire l’instradamento e il reinstradamento al volo delle tabelle di collegamento dati, adattate ad algoritmi e architetture a ridondanza multipla; sviluppare hardware di laboratorio simile a un satellite per i nodi del banco di prova; e incorporare nodi virtuali e accesso remoto per il governo, l’industria e i ricercatori accademici.
Per garantire che le future comunicazioni spaziali rimangano al sicuro da hacking o minacce informatiche, il team indagherà anche sulle vulnerabilità del software e sulla sicurezza fisica di satelliti, stazioni di terra e altri componenti dell’infrastruttura spaziale, nonché svilupperà strategie di gestione per l’infrastruttura spaziale.
Secondo la ricercatrice associata Samantha Kenyon, il team prevede di costruire l’infrastruttura e portare sul banco di prova una sezione trasversale di esperti e tecnologie multidisciplinari.
Facoltà da [email protected]un gruppo di ricerca interno il dipartimento Bradley di ingegneria elettrica e informatica presso Virginia Tech, porterà competenze in reti di comunicazione, protocolli e implementazioni di reti 5G. I docenti del dipartimento di ingegneria aerospaziale e oceanica si occuperanno dell’hardware e delle dinamiche di sistema tracciabili nello spazio del banco di prova.
La facoltà della George Mason University contribuirà a integrare il banco di prova della rete terrestre 5G basato su hardware e la rete di costellazione virtuale. Queste capacità miglioreranno notevolmente la piattaforma SpaceNet e consentiranno a utenti e ricercatori di condurre reti multi-costellazione e sperimentazione satellitare-terrestre.
“Mentre sono ansioso di vedere cosa saremo in grado di ottenere nella nostra tecnologia del banco di prova, la parte interessante è come possiamo organizzare e formare una coalizione di ricercatori, non solo tra i dipartimenti della Virginia Tech, ma con i collaboratori delle università di tutto il Commonwealth ”, disse Kenyon.
“Come gruppo, possiamo affrontare tutte queste complesse domande di ricerca e coinvolgere più persone nello sviluppo dell’infrastruttura”.
Fonte: VirginiaTech
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
