С появлением нового поколения искусственных спутников ожидается бурное развитие мобильных сетей передачи данных. Сумеет ли технология расправить крылья, если многие операторы таких сетей балансируют на грани банкротства?
Похоже, мы наблюдаем признаки заката эпохи космической связи. Проложенные по дну океана волоконно-оптические кабели вытесняют спутниковую связь в межконтинентальных опорных сетях. Амбициозные проекты, подобные системе всемирной мобильной голосовой связи Iridium, потерпели крах, поскольку с появлением обычных сотовых телефонов необходимость в такой сети отпала. Даже ракетная техника, от которой зависит вся индустрия космической связи, теперь представляется ненадежной, поскольку погоня за дешевизной обернулась целым рядом впечатляющих взрывов.
Впрочем, несмотря на неудачи, слухи о смерти космических технологий несколько преувеличены. На орбитах работают новые "созвездия" спутников, причем потенциально они могут предложить клиентам сети гораздо больший выбор услуг, чем когда-либо. Наиболее интересны низкоорбитальные проекты (Low Earth Orbit, LEO), использующие десятки или даже сотни аппаратов для охвата всей территории нашей планеты. Их архитектура подобна архитектуре разорившегося проекта Iridium, но, по заверениям разработчиков, предыдущие ошибки послужили для них хорошим уроком. Было решено не конкурировать с сотовыми телефонами, а сосредоточиться на организации абонентских окончаний в очень отдаленных областях и предлагать их как серьезные бизнес-услуги, а не безделушки для массового потребителя. И, что особенно важно, в качестве основной услуги рассматривается передача данных, а не голоса.
Если вы хотите передать несколько пакетов телеметрии или получить доступ в Internet на мегабитных скоростях, ваши данные готова принять сеть спутников LEO. Уже три такие системы предоставляют услуги бизнесу и правительственным учреждениям по всему миру. Еще четыре создаются, и несчетное число подобных сетей находится на стадии проектирования. Поначалу к новой технологии относились с сомнением, но в работе она проявила себя безукоризненно и даже спасла жизни людей, когда использовалась представителями гуманитарных служб в Косово и во время кораблекрушения в Южной Атлантике.
Впрочем, покупателям как всегда следует быть осторожными. Вопреки заверениям рекламы, ни одна спутниковая система не является истинно глобальной и не работает внутри помещений. И хотя сама технология испытания выдержала, этого нельзя сказать о применяемых бизнес-моделях. Из трех компаний, успешно развернувших низкоорбитальные спутниковые сети, две воспользовались для защиты от кредиторов соответствующей статьей закона о банкротстве, а одна компания сделала это еще до запуска своих спутников. Банкротство обычно не приводит к ликвидации системы - сеть очень ценное имущество должника, и кто-нибудь обязательно захочет ее приобрести и использовать, - но чаще всего в связи с этим предоставление услуг клиентам приостанавливается. В случае проекта Iridium банкротство обернулось почти годичным простоем, в течение которого клиенты системы не знали, что делать с трубками, в один миг превратившимися в тысячедолларовые куски железа.
ПОЛНЫЙ ОХВАТ
Аппараты, используемые в сетях подвижной спутниковой связи, имеют одну особенность: они находятся на относительно низких орбитах, а это значит, что сигналы достигают пользователей быстро и могут приниматься без спутниковых тарелок (параболических антенн). В использовании низких орбит нет ничего нового: на них работали еще первые искусственные спутники, однако большинство современных спутников связи занимает существенно более высокие геостационарные орбиты. Это значит, что они перемещаются в точном соответствии с вращением Земли, и поэтому их положение на небосклоне неизменно. Параболическая антенна на земле не следит за движущимся по небосклону объектом, а просто наводится на неподвижную точку.
Геостационарная орбита имеет три основных недостатка. Во-первых, слишком долгий путь до Земли. Для того чтобы спутник стал геостационарным, он должен делать оборот вокруг Земли ровно за 24 ч. Для этого орбита должна быть достаточно высокой, поскольку время, необходимое для витка вокруг планеты, растет с увеличением высоты. Так, для наиболее низких орбит в несколько сотен километров оно составляет немногим более часа. Чтобы обогнуть Землю за один день, спутник должен находиться на высоте 35 785 км. Даже при скорости света радиоволнам требуется заметное время, чтобы преодолеть такое расстояние в оба конца. Раньше эта временная задержка создавала помехи (эффект эха) при международных телефонных звонках, теперь такого не происходит, поскольку телефонные вызовы передаются по волоконно-оптическим кабелям.
Во-вторых, геостационарная орбита может проходить только вокруг оси вращения Земли, по экватору. На этих орбитах спутников уже так много, что создается риск взаимных радиопомех. Экваториальные орбиты спутников затрудняют их использование на широтах, удаленных к северу и югу. Приемник и передатчик должны находиться в зоне прямой видимости. Эта зона может быть перекрыта зданиями, если спутник располагается низко по отношению к линии горизонта.
Высота геостационарной орбиты и удаленная от экватора широта оборачивается третьей проблемой - слабым сигналом. Луч геостационарного спутника охватывает обычно почти половину поверхности Земли. Толстый слой атмосферы, через который проходит сигнал вдали от экватора, также приводит к его ослаблению. Холодные районы планеты получают не только меньше солнечной радиации, но и малую долю ретранслируемого спутникового сигнала. Поэтому чем дальше к северу или югу от экватора находится получатель сигнала, тем больших размеров требуется антенна.
Казалось бы, решить проблему можно с помощью низких орбит, но они были непопулярны из-за того, что в этом случае антенны должны были бы разворачиваться вслед за движением спутника по небосклону. Все изменилось в 1990 гг., когда достижения в области электроники позволили создавать небольшие всенаправленные антенны. Им все еще необходима прямая видимость космических объектов, но их не надо наводить в каком-то определенном направлении.
Сигналы низкоорбитальных спутниковых систем (LEO) легче принимать, так как аппараты находятся ближе к Земле. Однако из-за близости к планете требуется большое количество спутников, потому что каждый из них может охватывать только небольшую часть земной поверхности. Для обеспечения полного охвата территории низкоорбитальные сети насчитывают сотни спутников. Надо отметить, что те же самые успехи в области электроники, которые способствовали появлению малых антенн, позволили удешевить и массовое производство космических аппаратов.
НЕ ТАКАЯ УЖ МЕСТНАЯ СВЯЗЬ
Первой и наиболее известной низкоорбитальной спутниковой сетью была система Iridium. Говорят, что ее придумал глава компании Motorola в 1987 г. После того как его жена, отдыхая на Багамах, пожаловалась, что ее сотовый телефон не работает, он поставил задачу обеспечить голосовую связь буквально везде, где клиент может видеть небо. Десятилетие спустя этого почти удалось добиться, но рынок к тому времени пошел дальше: сети сотовой телефонии покрыли все густонаселенные районы Земли, включая Багамы, а развитие Internet означало, что все большему числу людей требовалась передача данных. Мало кто хотел платить семь долларов в минуту за услуги лишь голосовой связи, доступные к тому же только вне помещения.
Компания Iridium заявила о своей несостоятельности в августе 1999 г., а обслуживание клиентов прекратилось в апреле 2000 г. Спустя год она вернулась.
Когда компания заявляет о банкротстве, то часто все ее имущество продается другой компании, которая продолжает ту же самую деятельность, только со слегка измененным именем. В данном случае название Iridium было заменено на Iridium Satellite. Ее конкурент, компания ICO Global Communications, прошла тот же путь, сначала обанкротившись, а затем возродившись как New Ico еще до того, как ее спутники были запущены. В конечном счете, это может оказаться к выгоде пользователей: новая компания может приспособить свои спутники, передающие речевой сигнал, для передачи данных, пока они еще находятся на земле.
Возрожденную систему Iridium приходится перестраивать уже в космосе. При этом, как надеются ее владельцы, обновление программного обеспечения в конце концов позволит передавать данные со скоростью 10 Кбит/с. Едва ли это можно считать широкополосной связью, но существующее в настоящее время ограничение в 2,4 Кбит/c в четыре раза меньше. Новый оператор полагает, что это позволит избежать банкротства. На проект Iridium было израсходовано 5 млрд долларов на создание сети, а преемнику сеть досталась всего за 55 млн долларов. "Мы собираемся занять свой сегмент рынка, -- заявил Дэн Колусси, глава Iridium Satellite. - Мы не стремимся быть огромной компанией, той, какой задумывался первоначально Iridium, компанией с миллионом абонентов".
Сначала Iridium имел лишь 63 000 абонентов, из которых примерно 10 000 работали на Министерство обороны США. специально разработанная телефонная трубка со встроенным шифром была испытана во время вооруженного конфликта в Косово. Бортовая телефонная гарнитура для истребителей F-16 работала, даже когда реактивный самолет переворачивался вверх тормашками на сверхзвуковых скоростях. Пентагон возобновил инвестиции в Iridium, что стало жизненно важно для возрождения сети. Однако для того, чтобы защитить себя от возможных будущих финансовых неурядиц, военное ведомство США построило свой собственный центр управления. Вне зависимости от того, что случится с компанией, военно-морские силы смогут без всякого риска связаться из своего центра на Гавайях со всеми подразделениями, находящимися в любой точке Земли.
Однако сеть Iridium не будет существовать вечно. Спутники на низких орбитах должны заменяться каждые несколько лет, поскольку их непрерывно тянут вниз верхние слои атмосферы. Компания надеется, что нынешнее поколение спутников будет эксплуатироваться до 2008 - 2021 г. После этого, если не появятся новые аппараты, клиенты должны будут перейти к одному из конкурентов, что повлечет за собой замену пользовательских терминалов. Но, возможно, не все так страшно, ведь почти никто не пользуется одним сотовым телефоном или компьютером более семи лет, не говоря уж о двадцати.
ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ
Создание системы Iridium обошлось чрезвычайно дорого, поскольку она представляет собой в буквальном смысле слова небесную сеть. Каждый из ее 66 спутников действует как коммутатор, маршрутизируя вызовы непосредственно с одного на другой. Это означает, что два пользователя телефонов Iridium могут связываться между собой независимо от какой-либо наземной инфраструктуры и от того, в какой точке мира они находятся. Они смогли бы разговаривать друг с другом по телефону даже после банкротства компании, хотя позвонить абонентам другой системы им бы не удалось. Для этого требуется специальный шлюз, большая наземная станция для сопряжения космической сети с Internet и коммутируемой телефонной сетью общего пользования. В дополнение к секретному военному центру система Iridium имеет 11 шлюзов по всему миру, хотя ее сеть может работать с помощью только одного шлюза.
Чтобы сократить стоимость и сложность, конкурирующие системы избегают межспутниковых связей. Вместо этого Globalstar, которая стала предоставлять услуги в конце 2000 г., направляет трафик по волоконно-оптическому кабелю на земле (см. Рисунок 1). Это означает, что спутники должны находиться на прямой видимости как с пользователем, так и с наземной станцией, что увеличивает число необходимых для работы системы наземных станций.
Даниэль Мередит, менеджер по разработке информационных продуктов в Globalstar USA, утверждает, что пользователь может находиться на расстоянии до 3250 км от наземной станции. Например, такие станции в Японии, Исландии и Франции покрывают территорию Китая. Компания имеет 24 станции и планирует разместить еще больше.
В то время как Iridium и Globalstar обещают, что спутники будут всегда видимыми, третий оператор не дает такой гарантии. Orbcomm предоставляет более дешевый, ориентированный на передачу данных сервис по доставке сообщений не в режиме реального времени. Если спутник невидим, терминал Orbcomm просто запоминает пакеты, пока космический аппарат не вступит в зону видимости. Это приводит к чрезвычайно большой неравномерности передачи данных. Вместо задержек в доли секунды, как привыкли пользователи Internet, паузы иногда измеряются минутами.
На первый взгляд, Orbcomm уступает другим системам, но она отвечает требованиям многих пользователей. Производственный отдел компании Hitachi использует эту сеть для наблюдения за работой своего оборудования по всему миру. "Мы надеемся, что наши клиенты заинтересованы в повышении эффективности и снижении себестоимости", - подчеркивает Эйджи Кометани, главный исполнительный директор.
Рыболовный флот Чили смог оценить Orbcomm в полной мере, когда одно из его судов затонуло в сентябре 2000 г. Хотя система была установлена для телеметрии, она передавала сигнал бедствия и точное местоположение судна, позволив спасти экипаж судна.
К сожалению, даже популярность среди клиентов не спасла Orbcomm от финансовых трудностей. На той же неделе, когда чилийские рыбаки благодарили компанию, она обратилась за защитой от кредиторов, ссылаясь на соответствующую статью закона о банкротстве. Компания утверждает, что банкротство не приведет к прекращению обслуживания и новые наземные станции будут открываться и регистрировать клиентов. Интересно, что после сообщения о банкротстве компания Volvo решила встроить терминалы Orbcomm в некоторые модели своих автомобилей.
ГДЕ ПРЕЖДЕ НЕ БЫЛО СЕТИ
Если вы подумываете о том, чтобы перенять опыт Hitachi или Volvo, убедитесь, что выбранная сеть действительно доступна в тех районах, с которыми вы собираетесь установить связь. Несмотря на уверения об оказании услуг по всему миру, даже Iridium работает не везде. Регулирующие ограничения предписывают всем сетям получение отдельной лицензии для каждой страны, в которой они действуют, а также обращение к услугам местной телефонной компании в качестве посредника. В результате территории с наилучшим покрытием - это нерегулируемый открытый океан.
Global Star разместила 12 наземных станций по всей Америке, охватив тем самым оба континента, включая Карибский бассейн. Лишь Куба остается вне зоны связи из-за действующих санкций Соединенных Штатов. От этих же ограничений страдает и Iridium: правительство США не позволяет использовать данную сеть в "не поддающихся контролю" странах.
Так и не вступившая в конкурентную борьбу компания ICO, пользуясь своим неамериканским происхождением, первоначально рассчитывала обслуживать Кубу и все те регионы, до которых еще не добрался дядюшка Сэм. После банкротства и возобновления деятельности она отказалась от своих намерений. Единственная низкоорбитальная система спутниковой связи, не находящаяся сейчас под контролем США, - это Skybridge, финансируемая в основном французским гигантом Alcatel.
Впрочем, кое-где способность спутников пересекать границы приветствуется. В прошлом году правительство Южной Кореи заявило, что сеть Orbcomm "немедленно обеспечит весь полуостров повсеместными телекоммуникационными системами", включая коммунистическую Северную Корею.
Размер пользовательского терминала также немаловажен для будущих покупателей. Спутниковых карт для ПК не существует; для доступа к каждой сети нужно, чтобы пользователь имел при себе большое устройство размером с сотовый телефон десятилетней давности. Для будущих широкополосных сетей ключевым является термин "портативный", а не "мобильный": терминалы будут достаточно компактны, чтобы разместить их в транспортном средстве, однако вряд ли для этого подойдет обычный карман.
СКОРОСТЬ СГОРАНИЯ
Учитывая, что два оператора из трех являются банкротами, перспективы орбитального Internet уже не кажутся столь привлекательными. Тем не менее по меньшей мере четыре спутниковые сети будут запущены в течение нескольких последующих лет (см. Таблицу). Наиболее амбициозным проектом можно назвать сеть Teledesic Билла Гейтса, в которой будут использоваться межспутниковые каналы для передачи данных со скоростью 64 Мбит/с. В сходной с ней по архитектуре спутниковой сети Skybridge не предусмотрены такие связи. Сначала обе системы планировалось ввести в действие в этом году, но их выпуск периодически откладывался.
IСО - единственная система следующего поколения, спутники которой уже действительно созданы. Они предназначены для вывода на орбиту Земли средней высоты (Media Earth Orbit, MEO), для чего требуются гораздо более мощные спутники, чем для низкоорбитальных спутниковых систем, причем охватить территорию всей планеты можно с помощью лишь нескольких аппаратов (см. Рисунок 2). Такой спутник был действительно запущен в мае 2000 г., и потерпел крушение несколькими минутами позже. Проект был застрахован, но из-за неудачного запуска создание сети было все-таки отложено. Вскоре после этого Teledesic спас проект IСО от банкротства.
Аналитическая компания Forrester Research подсчитала, что помощь может понадобиться самой системе Teledesic. Сомнения есть и относительно Globalstar, единственного оператора, который построил сеть, не апеллируя к статье защиты от кредиторов. "Globalstar еще требуется привлечь сотни тысяч капитанов рыболовецких судов и золотодобытчиков для достижения своих целей по числу подписчиков", - говорит аналитик Тео Долан. По его мнению, будущим сетям для выживания могут понадобиться правительственные субсидии.
Миллионы людей во всем мире не могут позвонить по телефону, не говоря о доступе в Internet, поэтому здесь, безусловно, имеется социальное и макроэкономическое обоснование для применения глобальных сетей передачи речи и данных. К сожалению, компании не в состоянии использовать эту возможность с выгодой, и широкополосный доступ в Internet находится в конце списка приоритетов международной помощи.
Iridium Sattelite получает многомиллионные субсидии от своего лучшего клиента - Министерства обороны США, и миллионы от первичной компании, чье имущество было приобретено. Поэтому компания надеется, что с помощью этих средств ей удастся не только предоставлять услуги телефонии удаленные районы, но и сделать это с выгодой. "Эта система может уникальным образом предоставить услуги всем частям света, в удаленных уголках, в слаборазвитых странах, где мы можем создавать местные системы связи довольно просто и довольно дешево", - говорит Колусси. В этом заключается гуманитарная роль Iridium.
Какую роль будет играть спутниковая связь в вашей сети, - решать вам. Но три сети спутников уже запущены, а еще четыре - на подходе. Данные от мобильной спутниковой системы - уже не научная фантастика. Скорее, это серьезная попытка достичь удаленных уголков, какие есть даже в Соединенных Штатах. Проекты Globalstar, Iridium и Orbcomm еще раз напоминают о том, что, несмотря на успехи в области высоких технологий, более половины территории континентальной части США еще не охвачено сотовыми услугами по передачи голоса и данных.