Table des matières:
- SpaceX Starlink
- Le Wayback (Circa 1996)
- Un problème reste
- La compétition
- Qui est responsable, en tout cas?
Vidéo: Internet par satellite : comment ça marche ? DQJMM (2/3) (Novembre 2024)
Il existe une théorie (ou peut-être un récit édifiant) parmi les astronomes appelée syndrome de Kessler, du nom de l'astrophysicien de la NASA qui l'a proposée en 1978. Dans ce scénario, un satellite en orbite ou un autre élément frappe accidentellement un autre et se brise en morceaux. Ces pièces tournoient autour de la Terre à des dizaines de milliers de kilomètres à l'heure, détruisant tout sur leur passage, y compris d'autres satellites. Il commence une réaction en chaîne catastrophique qui se termine par un nuage de millions de débris spatiaux non fonctionnels qui gravitent autour de la planète indéfiniment.
Un tel événement pourrait rendre un plan orbital inutilisable sur le plan fonctionnel, en détruisant tous les nouveaux satellites qui y seraient envoyés et en empêchant éventuellement l’accès à d’autres orbites et même dans tout l’espace.
Ainsi, lorsque SpaceX a demandé à la FCC d'envoyer 4 425 satellites en orbite terrestre basse (LEO) afin de fournir un réseau Internet haut débit global, la FCC était raisonnablement inquiète. Pendant plus d'un an, la société a répondu aux questions de la commission et aux pétitions des concurrents visant à refuser la demande, notamment en déposant un "plan de réduction des débris orbitaux" pour dissiper les craintes de l'apocalypse de Kesslerian. Le 28 mars, la FCC a accepté la demande de SpaceX.
La FCC ne se préoccupe pas uniquement des déchets dans l’espace. SpaceX n’est pas la seule entité à vouloir construire la nouvelle génération de constellations de satellites. Un petit nombre d'entreprises, nouvelles et anciennes, tirent parti des nouvelles technologies, élaborent de nouveaux plans d'entreprise et demandent à la FCC d'accéder aux éléments du spectre des communications nécessaires pour couvrir la Terre d'un accès rapide et fiable à Internet.
De grands noms sont impliqués - de Richard Branson à Elon Musk - avec beaucoup d'argent. OneWeb de Branson a déjà collecté 1, 7 milliard de dollars, et la présidente et directrice de l’exploitation de SpaceX, Gwynne Shotwell, a estimé le prix du projet de cette société à 10 milliards de dollars.
Il y a bien sûr de gros défis et une histoire pas vraiment favorable à ces efforts. Les bons essaient de réduire la fracture numérique dans les régions mal desservies, alors même que les mauvais acteurs placent des satellites illégaux sur des trajets en fusée. Et tout cela se passe lorsque (ou réellement, parce que) la demande de données a explosé: en 2016, le trafic Internet mondial dépassait 1 sextillion d'octets, selon Cisco, marquant le début de l'ère des zettaoctets.
Si le but est de fournir un (bon) accès à Internet là où il n’y en avait pas auparavant, les satellites sont un moyen raisonnable de le réaliser. En fait, les entreprises le font depuis des décennies via de grands satellites géostationnaires (OSG) placés sur une orbite très haute, fixée au-dessus d’un certain point de la Terre. Mais à part quelques applications de niche, y compris le suivi des cargaisons et la fourniture d’Internet aux bases militaires, ce type de connectivité par satellite n’a pas été rapide, fiable ou suffisamment réactif pour être concurrentiel par rapport à la fibre optique moderne ou à Internet par câble.
Les non-OSG comprennent les MEO, qui opèrent sur une orbite terrestre moyenne, entre 1 200 et 22 000 milles au-dessus de la surface de la Terre, et les LEO (jusqu'à 1 200 milles environ). Si les LEO ne font pas fureur aujourd'hui, au moins ils en ont la majeure partie.
Pendant ce temps, les réglementations relatives aux satellites non géostationnaires datent de plusieurs décennies et sont réparties entre des agences situées aux États-Unis et au-delà: la NASA, la FCC, le DOD, la FAA et même l'Union internationale des télécommunications de l'ONU ont tous un rôle à jouer.
Il y a cependant de gros avantages sur le plan technologique. Le coût de la construction d’un satellite a baissé de
SpaceX Starlink
Sur la base de cette technologie, onze sociétés ont déposé des demandes dans le même "processus" de la FCC que SpaceX, chacune abordant le problème un peu différemment.
Elon Musk a annoncé le programme SpaceX Starlink en 2015 et a ouvert une division de la société à Seattle. Il a déclaré à ses employés: "Nous voulons révolutionner le côté satellite, comme nous l'avons fait avec le côté fusée".
En 2016, la société a déposé la demande de la FCC, qui demandait 1 600 satellites (plus tard, 800) à monter d'ici 2021, suivie du reste avant 2024. Ceux-ci voleront entre 1 110 km et 1 325 km au-dessus du sol, tournant autour la Terre dans 83 plans orbitaux distincts. La constellation, en tant que groupe de
Sur le terrain, les clients installeront un nouveau type de terminal avec des antennes à commande électronique qui se connecteront automatiquement au satellite qui offre actuellement le meilleur signal, de la même manière qu’un téléphone mobile prend des tours. Comme les satellites LEO se déplacent par rapport à la Terre, le système bascule entre eux toutes les 10 minutes environ. Et parce que des milliers de personnes seront présentes, au moins 20 seront toujours disponibles, selon Patricia Cooper, vice-présidente des affaires gouvernementales de Satellite pour SpaceX.
L'unité terrestre devrait être moins chère et plus facile à monter que les antennes paraboliques traditionnelles, qui doivent être positionnées physiquement pour pointer vers la partie du ciel où se trouve le satellite OSG correspondant. SpaceX a décrit le terminal comme la taille d’une boîte à pizza (bien qu’il n’ait pas noté la taille de la pizza).
La communication va se passer
Au-delà des dépôts FCC, SpaceX garde belle
En février, SpaceX a lancé ses deux premiers prototypes de satellites Starlink. En forme de cylindre avec des panneaux solaires pour les ailes, Tintin A et B mesurent environ un mètre par côté, et Musk a confirmé via Twitter qu’ils communiquaient avec succès. Si les prototypes continuent à fonctionner, ils seront rejoints en 2019 par des centaines d'autres. Une fois le système opérationnel, le SpaceX remplacera progressivement les satellites déclassés (et atténuera les débris spatiaux) en leur demandant de baisser leur orbite, après quoi ils tomberont vers la Terre et se consumeront à leur retour.
Le Wayback (Circa 1996)
Dans les années 80, HughesNet était l'innovateur des technologies satellitaires. Vous connaissez les plats gris de la taille d'un plateau que DirecTV monte à l'extérieur des maisons? Ceux-ci sont venus de HughesNet, qui lui-même est venu de manière détournée du pionnier de l'aviation Howard Hughes. "Nous avons inventé la technologie qui nous permet de fournir des communications interactives par satellite", a déclaré le Vice-président exécutif, Mike Cook.
À l'époque, Hughes Network Systems, qui s'appelait à l'époque, possédait DirecTV et exploitait de grands satellites géostationnaires qui transmettaient des informations aux téléviseurs. Autrefois et maintenant, la société offrait également des services aux entreprises, tels que les transactions par carte de crédit avec des pompes à essence. Walmart, son premier client commercial, souhaitait mettre en relation des employés de tout le pays et son siège social à Bentonville.
Au milieu des années 90, la société a mis au point un système Internet hybride appelé DirecPC: l'ordinateur d'un utilisateur soumettait une demande par ligne commutée; il a été dirigé vers un serveur Web et complété via un satellite, transmettant la page demandée à la parabole de l'utilisateur.
Aux alentours de l’an 2000, Hughes a commencé à fournir son premier système interactif bidirectionnel. Mais maintenir le coût du service, y compris l'équipement du consommateur, suffisamment bas pour que les gens l'achètent, était un défi. Pour ce faire, la société a décidé qu’elle avait besoin de ses propres satellites et, en 2007, elle a lancé Spaceway. Bien que toujours utilisé, ce satellite était particulièrement important lors de son lancement, selon Hughes, car il était le premier à intégrer la commutation de paquets intégrée. Sa capacité: 10 Gbps.
Parallèlement, une société appelée Viasat a consacré environ une décennie à la recherche et au développement avant de lancer son premier satellite en 2008. Ce satellite, baptisé ViaSat-1, intègre de nouvelles technologies, telles que la réutilisation du spectre. Cela a permis au satellite de choisir parmi différentes largeurs de bande afin de pouvoir pomper des données vers la Terre sans interférence, même lorsqu'il se trouvait à proximité du tracé du faisceau d'un autre satellite, puis de réutiliser ce spectre dans des connexions non adjacentes.
C'était aussi plus rapide et plus puissant. Selon le président de Viasat, Rick Baldridge, sa capacité de 140 Gbps était supérieure à celle de tous les autres satellites couvrant les États-Unis.
"Le marché des satellites était vraiment celui qui n'avait pas le choix", a déclaré Baldridge. "Si vous ne pouviez pas obtenir autre chose, c'était une technologie de dernier recours. Elle couvrait essentiellement une couverture omniprésente mais en réalité, pas beaucoup de données. Elle avait été reléguée à des choses comme des transactions dans des stations-service."
Au fil des ans, HughesNet (maintenant détenu par EchoStar) et Viasat ont installé des OSG de plus en plus rapides. HughesNet a mis en place EchoStar XVII (120 Gbps) en 2012, EchoStar XIX (200 Gbps) en 2017 et envisage de lancer EchoStar XXIV en 2021, qui, selon la société, offrira 100 Mbit / s aux consommateurs.
ViaSat-2 a augmenté en 2017 et a maintenant une capacité d'environ 260 Gbps. Trois différents ViaSat-3 sont prévus pour 2020 ou 2021, chacun couvrant une région différente du globe. Viasat a déclaré que chacun de ces trois ViaSat-3
"Notre capacité dans l'espace est telle qu'elle modifie toute la dynamique de ce trafic. Il n'y a pas de limite intrinsèque à ce qui peut être fourni", déclare DK Sachdev, consultant en télécommunications pour les satellites et les télécommunications qui travaille pour LeoSat, une des sociétés lancant une constellation LEO. "Aujourd'hui, tout ce que nous pensions être des désavantages pour les satellites, ils s'éloignent un à un."
Toute cette vitesse est arrivée, pas par coïncidence, comme
"L'industrie des satellites est dans une frénésie depuis très longtemps, essayant de déterminer comment elle va passer de la vidéo à aujourd'hui, et finalement uniquement aux données", déclare Ronald van der Breggen, responsable de la conformité chez
Un problème reste
Il reste un problème: la latence. Différente de la vitesse globale, la latence est la quantité de temps qu'il faut aux informations de votre ordinateur pour atteindre sa destination et les renvoyer. Disons que vous cliquez sur un lien vers un site Web; ces informations doivent voyager (dans ce cas, jusqu'à un satellite et à l'envers), indiquer votre demande et retourner le site.
Le temps nécessaire au téléchargement du site dépend de la capacité de la connexion. La latence est le temps nécessaire pour envoyer une requête ping à ce serveur et le démarrer. Cela se mesure généralement en millisecondes - pas quelque chose que vous remarquerez en lisant PCMag.com mais très frustrant lorsque vous jouez à Fortnite et que votre jeu est à la traîne.
La latence sur un système de fibres varie en fonction de la distance, mais elle est généralement de quelques microsecondes par kilomètre. Selon Baldridge, la latence, lorsque vous transmettez une demande à un satellite OSG, avoisine les 700 ms. La lumière se déplace plus rapidement dans le vide de l’espace que dans la fibre, mais ces types de satellites sont éloignés et prend du temps. En plus des jeux, cela pose un problème pour la visioconférence, les transactions financières et le marché boursier, le contrôle de l'Internet des objets et d'autres applications qui dépendent de
Mais on peut débattre de l’importance de la latence. Une grande partie de la bande passante utilisée dans le monde est destinée à la vidéo; une fois qu'une vidéo est démarrée et correctement mise en mémoire tampon, la latence devient un problème sans incidence et le débit est plus important. Sans surprise, Viasat et HughesNet ont tendance à minimiser l’importance de la latence pour la plupart des applications, bien que les deux s’efforcent également de la minimiser dans leurs systèmes. (HughesNet utilise un algorithme pour hiérarchiser le trafic en fonction de ce que les utilisateurs recherchent pour optimiser la transmission des données. Viasat a annoncé la création d’une constellation MEO destinée à compléter ses satellites existants, ce qui devrait réduire la latence et combler les zones de couverture, y compris celles situées à haute latitude, où un moment difficile à atteindre.)
"Nous sommes vraiment concentrés sur le volume élevé et le très très faible coût en capital pour déployer ce volume", a déclaré Baldridge. "La latence est-elle aussi importante que les autres fonctionnalités du marché que nous prenons en charge?"
Mais le point reste; un satellite LEO est encore beaucoup plus proche des utilisateurs. Des sociétés telles que SpaceX et LeoSat ont donc choisi cette voie, avec leurs constellations de satellites plus petits et plus rapprochés, anticipant une latence de 20 à 30 millisecondes.
"C’est un compromis qui, du fait qu’ils sont sur une orbite inférieure, obtient un temps de latence inférieur avec un système LEO, mais le système est plus complexe", a déclaré Cook. "Vous devez avoir au moins des centaines de satellites pour compléter la
Deux épisodes avant cela méritent d'être compris. Au début des années 90, Bill Gates et quelques partenaires ont investi dans un projet appelé Teledesic. Elle devait utiliser une constellation de 840 (plus tard 288) satellites LEO pour fournir un réseau large bande aux régions qui ne pouvaient se permettre ou ne verraient jamais de connexions à fibres optiques. Ses fondateurs ont parlé de la résolution du problème de la latence et, en 1994, ont appliqué à la FCC l'utilisation du spectre en bande Ka. (Semble familier?)
Teledesic a dépensé environ 9 milliards de dollars avant d’échouer en 2003.
"Cette idée ne fonctionnait pas à l'époque, mais cela semble faisable maintenant", déclare Larry Press, professeur de systèmes d'information à l'Université d'État de Californie, Dominguez Hills, qui surveille les systèmes LEO depuis la création de Teledesic. "La technologie n'était pas là de loin."
La loi de Moore et les retombées des technologies de batterie, de capteur et de processeur issues des téléphones cellulaires ont donné une seconde chance aux constellations LEO. L'augmentation de la demande rend la situation économique attrayante. Mais pendant que la saga Teledesic se jouait, une autre industrie tirait d'importantes leçons sur le lancement de systèmes de communication dans l'espace. À la fin des années 90, Iridium, Globalstar et Orbcomm ont lancé collectivement plus de 100 satellites dans LEO dans le but de fournir une couverture de téléphonie cellulaire.
"Pour que toute la constellation soit là-haut prend
Les trois entreprises ont rapidement sombré dans la faillite. Et bien que chacun se soit réinventé, offrant une gamme de services plus réduite pour des applications spécifiques telles que les balises d’urgence et le suivi du fret, aucun d’entre eux n’a réussi à supplanter le service de téléphonie cellulaire basé dans une tour. (Ces dernières années, SpaceX s'est engagé à lancer des satellites pour Iridium.)
"Nous avons déjà vu ce film auparavant", déclare Manchester. "Je ne vois rien de fondamentalement différent dans la situation actuelle."
La compétition
SpaceX et les 11 autres sociétés (et leurs investisseurs) parient autrement. OneWeb lance des satellites cette année. Le service devrait débuter l'année prochaine et plusieurs autres constellations seront ajoutées en 2021 et 2023, avec l'objectif ultime de 1 000 térabits à l'horizon 2025. O3b, désormais filiale de SAS, dispose d'une constellation de 16 satellites MEO qui est opérationnel depuis plusieurs années. Télésat exploite déjà des satellites OSG, mais prévoit un système LEO pour 2021 qui comprend des liaisons optiques avec une latence de 30 à 50 ms.
Upstart Astranis a également un satellite en orbite géosynchrone et en placera d'autres dans les prochaines années; Bien que le problème du temps de latence ne soit pas résolu, la société souhaite réduire considérablement les coûts en collaborant avec les fournisseurs de services Internet locaux et en construisant des satellites plus petits et beaucoup moins chers.
Selon M. van der Breggen, la quête d’un Internet par satellite plus rapide repose en grande partie sur la construction de satellites plus grands et plus rapides, capables de transporter davantage de données. Il appelle cela "le tuyau": plus le tuyau est gros, plus Internet peut y circuler. Mais des entreprises comme la sienne découvrent de nouvelles possibilités d'amélioration en modifiant l'ensemble du système.
"Imaginez le type de réseau le plus petit: deux routeurs Cisco et un fil entre les deux", déclare M. van der Breggen. "Ce que tout le monde dans les satellites fait, c'est de se concentrer sur le fil de fer entre les deux boîtiers… nous apportons tout cet ensemble de trois dans l'espace."
Pour comprendre comment cela fonctionne, il est utile de penser à Internet comme une chose, avec une présence physique réelle. Ce ne sont pas que des données; c'est l'endroit où ces données résident et comment elles se déplacent. Ce n'est pas juste stocké dans un endroit; il est hébergé par des serveurs du monde entier et lorsque vous y accédez, votre ordinateur le récupère auprès du serveur le plus proche qui possède ce que vous recherchez. Là où ça compte. À quelle distance est-ce important? La lumière (c'est-à-dire l'information) voyage plus rapidement dans l'espace que dans la fibre, presque de moitié. Et lorsque vous faites rebondir cette connexion fibre optique autour de la surface de la planète, elle doit emprunter une route sinueuse de noeud en noeud, avec des détours autour des montagnes et des continents. Cela prend beaucoup plus de temps lorsque la source des données est éloignée du consommateur, même lorsque vous prenez en compte les quelques milliers de kilomètres de distance verticale qu'un signal lié à l'espace ajoute.
Comme ce que décrit van der Breggen, l’ensemble du secteur pourrait être perçu comme une progression vers le développement d’un réseau distribué semblable à Internet, mais uniquement dans l’espace. La latence et la vitesse globale sont à la fois en jeu.
Bien que la technologie d’une entreprise puisse s’avérer suprême, ce n’est pas tout à fait un jeu à somme nulle. Bon nombre de ces entreprises ciblent différents marchés et s'entraident même pour atteindre les marchés qu'elles recherchent. Pour certains, ce sont des navires, des avions ou des bases militaires; pour d'autres, ce sont les consommateurs ruraux ou les pays en développement. Mais au final, les entreprises partagent un objectif: amener Internet là où il n’y en a pas ou si cela est insuffisant et le faire à un coût suffisamment bas pour maintenir leur modèle commercial.
"Notre point de vue est qu'il ne s'agit pas d'une technologie concurrente. Nous pensons qu'il est nécessaire, dans un sens, à la fois pour LEO et GEO.
HughesNet s'est en fait associé à OneWeb pour fournir la technologie de passerelle permettant de gérer le trafic et de relier le système à Internet.
Vous avez peut-être remarqué que la constellation proposée par LeoSat est presque 10 fois plus petite que celle de SpaceX. Tout va bien, déclare van der Breggen, car LeoSat a pour objectif de servir les entreprises et les clients gouvernementaux et n'a donc besoin d'éclairer que quelques zones spécifiques. O3b vend des services Internet aux navires de croisière, y compris au Royal Caribbean, et collabore avec les télécommunications dans les Samoa américaines et les Îles Salomon, où les connexions filaires sont insuffisantes.
Une petite startup de Toronto appelée Kepler Communications utilise de minuscules CubeSats (environ la taille d’une miche de pain) pour fournir des données «tolérantes au délai» - 5 Go ou plus de données en 10 minutes, avec un accent mis sur l’exploration polaire, science, industrie et tourisme. Selon Baldridge, l'un des secteurs de croissance les plus importants de Viasat est la fourniture d'internet aux compagnies aériennes commerciales; ils ont signé des accords avec United, JetBlue et American, ainsi que Qantas, SAS et plus encore.
Comment, dans ce cas, ce modèle d’entreprise d’abord, à but lucratif, permet-il de réduire la "fracture numérique" et de fournir un accès Internet aux pays en développement et aux communautés mal desservies, qui risquent de ne pas être en mesure de payer autant? Cela a à voir avec la forme du système. Étant donné que les différents satellites se déplacent, une constellation LEO doit être uniformément répartie sur la Terre. Ceux qui passent inaperçus habitent une autre partie du ciel et représentent temporairement un coût irrécupérable.
"J'imagine qu'ils auront des prix très différents pour la connectivité dans différents pays, ce qui leur permettra de le rendre abordable à un endroit donné, même s'il peut s'agir d'un endroit très pauvre", a déclaré Press. "Une fois que la constellation de satellites est en place, le coût est fixe. Si un satellite survole Cuba et que personne ne l'utilise, les revenus qu'il peut retirer de Cuba sont positifs et gratuits."
Où que ce soit, ce marché de consommation peut être le plus difficile à exploiter. En fait, l’essentiel du succès de l’industrie jusqu’à présent a été de fournir un accès Internet coûteux aux gouvernements et aux entreprises. Mais SpaceX et OneWeb ont notamment des visions de clients résidentiels dansant dans leurs plans d’affaires.
Pour accéder à ce marché, l'interface utilisateur sera importante, souligne Sachdev. Vous devez couvrir la Terre avec un système facile à utiliser, efficace et rentable. "Le couvrir par lui-même n'est pas adéquat", déclare Sachdev. "Ce qu'il vous faut, c'est une capacité suffisante, mais avant cela, vous devez pouvoir disposer d'un équipement grand public abordable."
Qui est responsable, en tout cas?
Les deux grands problèmes que SpaceX devait résoudre pour la FCC étaient de savoir comment partager le spectre avec les communications par satellite existantes (et futures) et comment atténuer ou empêcher les débris spatiaux. La première question relève de la compétence de la FCC, mais la seconde semble mieux adaptée à la NASA ou au DOD. Les deux suivent des objets orbitaux pour aider à prévenir les collisions, mais aucun organisme de réglementation ne l’est.
"Il n'y a pas vraiment de
La question se complique davantage car les satellites LEO passent au-dessus de nombreux pays. L'Union internationale des télécommunications joue un rôle un peu similaire à celui de la FCC en attribuant des spectres, mais pour opérer dans un pays, une entreprise doit obtenir l'autorisation de ce pays. Ce qu'il faut retenir, c'est que cela change en fonction de l'endroit où vous vous trouvez. Si votre satellite se déplace comme les satellites LEO, il vaut mieux qu'il soit en mesure de régler son spectre de communication.
"Voulez-vous vraiment que SpaceX ait le monopole de la connectivité dans une région donnée?" dit presse. "Ont-ils besoin d'être réglementés et qui peut les réglementer? Ils sont supranationaux. La FCC n'est pas compétente dans d'autres pays."
Cela ne rend toutefois pas la FCC édentée. À la fin de l’année dernière, Swarm Technologies, une petite entreprise de la Silicon Valley, n’a pas été autorisée à lancer quatre prototypes de satellites de communications LEO, chacun plus petit qu’un livre de poche. La principale objection de la FCC était que les minuscules satellites pourraient être trop difficiles à suivre et donc imprévisibles et dangereux.
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Swarm les a envoyés quand même. Une société de services de lancement à Seattle les a envoyés en Inde où ils ont pris place dans une fusée transportant des dizaines de satellites plus importants, a rapporté IEEE Spectrum. La FCC l'a découvert et maintenant, la demande de Swarm concernant quatre plus gros satellites reste en suspens et la société opère en secret.
Pour les autres nouvelles sociétés d’internet par satellite, et les anciennes qui apprennent de nouvelles astuces, les quatre à huit prochaines années seront déterminantes: il faudra déterminer si la demande et la technologie existent déjà ou si nous reverrons Teledesic et Iridium. Mais que se passe-t-il après cela? Selon Musk, Mars aurait pour objectif d'utiliser Starlink pour générer des revenus pour l'exploration de Mars, ainsi que pour agir comme un essai.
"Ce même système pourrait nous permettre de créer une constellation sur Mars", a-t-il déclaré à ses employés. "Mars aura également besoin d'un système de communication global, et il n'y a pas de fibre optique, de fils ou autre."
