Программно-определяемые сети «отправят в космос» для управления космическими аппаратами. Под катом расскажем, кто этим занимается и какие задачи будет выполнять SDN.

/ U.S. National Archives / PD

Зачем нужны SDN в космосе

Компания Loon занимается разработкой проекта, целью которого является доставка высокоскоростного интернета в отдаленные точки земного шара с помощью аэростатов. Они летают на высоте двадцать километров от поверхности Земли и представляют собой своеобразные «точки» беспроводной сети.

Параметры полета каждого аэростата регулирует автономная система навигации. Она учитывает направление и силу ветра, а также погодные условия. Но интеллектуальные алгоритмы не всегда могут удерживать шары в одном месте. Аэростаты перемещаются в пространстве и периодически теряют связь друг с другом, что приводит к нестабильности интернет-соединения.

Чтобы решить эту проблему, Loon объединились с канадским оператором спутниковой связи Telesat. Вместе компании разработали SDN-систему, которая решает задачу маршрутизации пакетов с учетом постоянно меняющейся топологии сети. Система получила название Temporospatial SDN.

Какие задачи выполняет SDN в космосе

Обычно для маршрутизации пакетов в сетях используются протоколы вроде OSPF или ISIS. Но эти протоколы имеют «реактивную природу» и перестраивают маршруты уже после изменений, произошедших в сети. Такой подход может приводить к задержкам или потере пакетов. Для решения проблемы Temporospatial SDN использует предсказательную аналитику.

Система учитывает текущие координаты аэростатов, наземных станций и погодные условия: плотность атмосферы, тепловые и космические шумы. На основании этих данных формируется виртуальная модель, которая определяет положение космических аппаратов через установленные промежутки времени.

Такая схема работы позволяет отслеживать изменения топологии и потенциальные «разрывы» маршрутов до того, как они произойдут. При этом в Temporospatial SDN узлы сети не обмениваются данными о статусе подключения и его свойствах, как в OSPF. Передаются лишь сообщения о низкой пропускной способности сети, что повышает скорость установления соединений. Также Temporospatial SDN выстраивает «карту занятых частот». Она нужна, чтобы не создавать помех другим космическим аппаратам. Связь с Землей устанавливается только по разрешенным каналам, что исключает лишние шумы.

Temporospatial SDN компания Loon протестирует в Кении. К испытаниям присоединится и Telesat. Провайдер применит систему для управления геостационарными спутниками нового поколения.

Разработчики надеются, что в перспективе Temporospatial SDN поможет выстроить космическую сеть и откроет доступ в интернет из любой точки мира. Но пока внедрение этого решения обходится дорого, а для работы с ним необходимы специальные навыки.

Чтобы исправить ситуацию, разработчики планируют реализовать интерфейс контроллера на Java. За основу возьмут платформу на базе открытой сетевой операционной системы ONOS и технологии для моделирования Systems Tool Kit.

Сетевые технологии в космосе

На рынке «космического» интернета, помимо Loon и Telesat, работают такие компании, как LinkSure, OneWeb, Swamp Technologies, а также LeoSat и Starlink.

/ PICRYL / PD

В проекте LeoSat спутники запустят на околоземную орбиту. Данными между собой они будут обмениваться с помощью лазеров, что позволит транслировать пакеты со скоростью 1,6 Гбит/с. Ожидается, что к 2020 году вокруг планеты будут вращаться 76 космических аппаратов. Клиентами компании станут фондовые биржи, банки и другие финансовые организации.

У авторов Starlink более масштабная цель — вывести в космос двенадцать тысяч спутников. В феврале прошлого года на орбиту отправили первые два аппарата. Для связи между собой и с земными станциями они используют радиоволны Ku- и Ka-диапазонов. Первые тесты с парой спутников прошли успешно. Однако управлять тысячами космических аппаратов будет сложнее. Решением проблемы могла бы стать Temporospatial SDN. В Loon считают, что реализация программно-определяемых сетей в космосе позволит выстроить единую экосистему для космических аппаратов и предотвратит столкновения на орбите.

По словам экспертов, технологии спутникового интернета уже можно считать новой «гонкой вооружений». Но, прежде чем станет ясно, насколько такие системы подходят для решения реальных задач, пройдет как минимум 5–10 лет.

P.S. Дополнительные материалы из корпоративного блога VAS Experts:

Почему дорожает интернет: мнение операторов связи

Толще «труба» — больше проблем, или как связаны 5G-сети и DDoS

Будущее услуг операторов связи: что нужно клиенту?

P.P.S. Публикации по теме из нашего блога на Хабре:

Борьба за космос: что происходит на рынке спутникового интернета

Как будут запускать Starlink — спутниковый интернет от Илона Маска

Сетевой дайджест: 17 экспертных материалов о Wi-Fi и 5G

SDN запустят в космос: зачем это нужно