В Европе вышки 5G поднимут на дронах в стратосферу

Похоже, конспирологам скоро придется вооружаться высотными зенитно-ракетными комплексами. Две английские компании занимаются созданием стратосферных беспилотников, которые будут нести на борту базовые станции сотовой связи. Уже испытана специальная легкая антенна из 2048 элементов, которая способна обеспечить площадь покрытия до 140 километров в поперечнике.

Концепция выглядит следующим образом. Ретранслятор с активной фазированной антенной решеткой (АФАР) размещается на борту беспилотного самолета. БПЛА занимает эшелон FL600 — 60 000 футов (18 300 метров). На этой высоте он начинает кружить над заданной местностью и способен делать это больше недели без посадки. Секрет такой выносливости — в водородной силовой установке, а также сверхлегкой конструкции из композитных материалов.

Для удешевления производства используют немного доработанные топливные ячейки неназванного автопроизводителя, а не оригинальной конструкции. Они вырабатывают до 49 киловатт электроэнергии, из которых 20 киловатт предназначены антенне. Остальное идет на прочее бортовое оборудование и двигатели. Запасов сжиженного водорода на борту достаточно для непрерывного функционирования в течение девяти дней.

Абонент подключался к сотовой сети 4G LTE через летающий на высоте 13,7 километра над Баварией самолет. Результаты оказались впечатляющими: 70 мегабит в секунду на скачивание и 20 на выгрузку данных. Подключение осуществлялось на частоте 2,1 гигагерца, а ширина канала составила 10 мегагерц / ©Deutsche Telekom|Telekom.com

Разработкой занимаются две компании из Кембриджа (Англия) — Cambridge Consultants и Stratospheric Platforms Limited (SPL). Первая создала функционирующий прототип антенны, а вторая испытала ее в «боевых условиях» с помощью Deutsche Telekom. Тесты в реальных условиях проходили в октябре над Германией. В летающую базовую станцию превратили турбовинтовой высотный разведчик Grob G 520 (точнее, его беспилотную модификацию H3Grob 520), а качество соединения проверяли с помощью смартфона на земле.

Испытания прототипа. Именно такая антенна летала во время тестов над Баварией. В своей презентации разработчики отмечают, что ее можно адаптировать к самым разным частотам / ©Cambridge Consultants

В испытаниях использовался уменьшенный прототип, а полноразмерная антенна будет размещаться на квадратном основании со стороной более трех метров. В своем пресс-релизе Cambridge Consultants утверждает, что это будет самая большая антенна коммерческого назначения, которая поднималась в воздух. Очевидно, при таких габаритах АФАР размеры беспилотника-носителя тоже будут немалыми.

Компьютерная модель полноразмерной антенны площадью девять квадратных метров, на которой размещаются 2048 приемопередающих элементов / ©Cambridge Consultants

Разработчикам этого оригинального способа размещения базовых станций предстоит решить немало проблем. Одна из ключевых — сам БПЛА, который пока не воплощен даже в виде прототипа. Но английские инженеры не унывают и обещают начать первые воздушные испытания всей системы уже 2022 году. Коммерческая эксплуатация может начаться в середине 2020-х.

Пример покрытия одним беспилотником всей лондонской кольцевой дороги M25 / ©Cambridge Consultants

В подобные темпы поверить можно, учитывая, что самые ресурсоемкие в плане разработки элементы уже либо доступны к покупке, либо испытаны и почти готовы к началу производства. Речь о водородных топливных ячейках, специальных баках, которые адаптированы к высотным полетам, и, конечно, о самой антенне.

Создатели утверждают, что их разработка будет весьма выгодна. Всего одним БПЛА можно накрыть большую площадь и подключить новых клиентов. А когда нагрузка возрастет, пропускная способность сети легко увеличивается за счет прилета еще одной стратосферной БС в нужной области / ©Cambridge Consultants

Пока трудно сказать, насколько успешным будет такой подход к развертыванию 5G-сетей, но у него есть потенциал. При передаче сигнала с большой высоты снимается проблема препятствий на его пути. Больше не нужно ставить множество базовых станций из-за того, что мешают дома и ландшафт. Огромная АФАР позволит фокусировать луч даже на расстоянии порядка 20 километров от нее до абонента, так что проблем с качеством сигнала быть не должно.

В качестве примеров использования своей технологии разработчики показывают покрытие сотовой связью длинных шоссе. Окажется ли эксплуатация таких БПЛА дешевле, чем развертывание классических базовых станций, — узнаем уже в этом десятилетии.