Riassunto:
Sceye, una società americana di piattaforme ad alta quota, ha recentemente completato un test di comunicazione rivoluzionario. Un dirigibile ad alta quota senza pilota è partito dal Nuovo Messico, negli Stati Uniti, ha volato attraverso il Pacifico fino al Giappone e ha fornito servizi di comunicazione mobile ai normali smartphone nella stratosfera, a circa 16,5-17 chilometri dal suolo. Durante il test, gli utenti possono inviare messaggi di testo, effettuare chiamate, accedere a Internet e guardare video attraverso questa "stazione base aerea" situata a 10.000 metri dal suolo senza cambiare cellulare o installare hardware speciale.
La missione, denominata Service Test 1 (ST1), è decollata da vicino a Roswell, nel New Mexico, il 9 agosto. Il dirigibile è arrivato in Giappone 13 giorni dopo, ha operato nello spazio aereo giapponese per più di 7 giorni, quindi è tornato negli Stati Uniti. L'intero viaggio di andata e ritorno è stato vicino ai 30.000 chilometri. Sceye ha affermato che questa missione rappresenta la prima volta che l’azienda entra in Asia per condurre test di comunicazione effettivi, ed è anche un passo importante nella promozione della commercializzazione del sistema HAPS (High Altitude Platform System).
Sceye non utilizza un aereo nel senso tradizionale, ma un dirigibile senza pilota che fa affidamento sulla galleggiabilità per decollare. È dotato di un sistema di comunicazione chiamato SceyeCELL, che equivale a una stazione base di comunicazione mobile situata nella stratosfera. Il dirigibile è alimentato da energia solare e batterie, può rimanere a lungo nella stratosfera e formare un'area di copertura di comunicazione controllabile con il suolo attraverso una serie di antenne.
In questo test giapponese, SceyeCELL ha fornito servizi ai normali telefoni cellulari attraverso la rete di comunicazione mobile principale di SoftBank in Giappone. I tester hanno utilizzato telefoni cellulari non modificati per inviare messaggi di testo, chiamate vocali, accesso a Internet e riproduzione video. Le scene di prova includevano non solo ambienti esterni, ma anche sotto gli alberi e ambienti interni. Ciò significa che dal punto di vista delle apparecchiature terminali gli utenti non hanno bisogno di acquistare i cosiddetti "telefoni cellulari satellitari" o terminali di comunicazione aggiuntivi.
Sceye ha affermato che durante il test, il dirigibile ha volato ad un'altitudine di circa 16,5-17 chilometri, equivalente a 54.000-56.000 piedi, che è molto più alta dell'altitudine di crociera della maggior parte degli aerei dell'aviazione civile. Il dirigibile è in grado di mantenere una posizione relativamente stabile in un'area designata, con un raggio di permanenza minimo di circa 5 chilometri durante il test.
Questa tecnologia si chiama HAPS, o High Altitude Platform System. Si trova tra le tradizionali reti di comunicazione terrestre e le comunicazioni satellitari. Le stazioni base terrestri presentano i vantaggi di una grande capacità e di una bassa latenza, ma in aree con popolazione scarsa, terreno complesso o costi elevati di costruzione di infrastrutture, non è economico posare un gran numero di stazioni base; i satelliti possono coprire un'area molto ampia, ma sono molto lontani da terra, quindi esistono limitazioni in termini di capacità, latenza e consumo energetico del terminale.
Sceye spera di sfruttare la sua posizione stratosferica per colmare il divario tra questi due metodi di comunicazione. L'azienda stima che una piattaforma Sceye HAPS completamente implementata possa coprire un'area equivalente a circa 500 stazioni base terrestri. Tuttavia, Sceye ha sottolineato che questo numero rappresenta la copertura, non la capacità della rete, né può essere inteso come il numero di utenti che un dirigibile può ospitare 500 stazioni base contemporaneamente. La capacità effettiva della rete è ancora influenzata da fattori quali lo spettro disponibile, i collegamenti di backhaul e il numero di utenti online simultanei.
C'è un altro dettaglio tecnico che merita particolare attenzione in questo test, ovvero che Sceye non solo ha inviato l'antenna di comunicazione nella stratosfera, ma ha anche posizionato parte del "nucleo" della rete di comunicazione mobile e dei server sul dirigibile.
Con i metodi di comunicazione tradizionali, i dati del telefono cellulare solitamente devono passare attraverso una rete wireless e quindi essere collegati a un data center remoto o a un server Internet tramite una rete terrestre. In questo test, Sceye e SoftBank hanno installato server e alcune funzioni fondamentali della rete mobile direttamente sul dirigibile, in modo che i dati possano essere parzialmente elaborati sulla piattaforma ad alta quota e poi restituiti direttamente al telefono cellulare dell'utente.
I dati rilasciati da Sceye mostrano che questo metodo di edge computing raggiunge un tempo di risposta medio di 68 millisecondi. Rispetto all'elaborazione tramite infrastruttura Internet remota, il ritardo è ridotto di oltre il 40%. L’azienda ritiene che questo approccio sia particolarmente prezioso per le applicazioni future come l’informatica AI, le comunicazioni in tempo reale e i droni.
Questa missione ha anche testato le comunicazioni di allarme in caso di catastrofe e le capacità di comunicazione dei droni. Sceye ritiene che HAPS non solo possa integrare le reti di comunicazione mobile convenzionali, ma anche fornire rapidamente una copertura di comunicazione temporanea quando terremoti, inondazioni, incendi e altri disastri causano danni alle infrastrutture di comunicazione terrestre.
Rispetto ai satelliti tradizionali, Sceye spera che HAPS diventi uno "strato intermedio" più vicino al suolo. L'obiettivo a lungo termine dell'azienda è quello di formare una rete di comunicazione tridimensionale con stazioni base terrestri, piattaforme stratosferiche e satelliti. Con questa architettura, la rete terrestre è principalmente responsabile delle aree ad alta densità di popolazione, l’HAPS è responsabile delle aree in cui è difficile costruire stazioni base terrestri ma ci sono ancora molti utenti, e i satelliti continuano a svolgere il compito di copertura di aree estremamente ampie ed estremamente remote.
Questo test ha condotto per la prima volta anche esperimenti relativi alla comunicazione laser. La SoftBank giapponese, l'Università Hitotsubashi e il National Polar Research Institute giapponese lanciano impulsi laser sul dirigibile. Il dirigibile trasporta un riflettore progettato dall'istituto di ricerca e continua a restituire la luce riflessa al suolo. I ricercatori sperano di utilizzare questi dati per indagare ulteriormente su come le piattaforme stratosferiche e i satelliti potrebbero essere collegati tramite collegamenti ottici in futuro.
Se in futuro HAPS potrà essere collegato ai satelliti tramite laser, i dati potranno essere trasmessi ad alta velocità tra i satelliti e le piattaforme stratosferiche e quindi inviati direttamente dai dirigibili più vicini al suolo ai normali telefoni cellulari. Sceye prevede di utilizzare i laser per la trasmissione di dati ad alta velocità quando il tempo è sereno e di passare ai collegamenti radio quando le condizioni meteorologiche, come la copertura nuvolosa, influenzano le comunicazioni ottiche.
Naturalmente, Sceye non è l'unica azienda a sviluppare la tecnologia di comunicazione HAPS. AALTO, una filiale di Airbus, sta sviluppando il drone ad alta quota Zephyr ad energia solare, AeroVironment e SoftBank stanno anche sviluppando la piattaforma ad ala volante ad energia solare Sunglider, e la British Stratospheric Platforms sta testando una piattaforma ad alta quota alimentata a idrogeno.
Il vantaggio principale di Sceye nell'utilizzare una struttura di dirigibile è la sua capacità di carico. Rispetto ai droni ad alta quota che fanno affidamento sulle ali per generare portanza, i dirigibili galleggianti possono teoricamente trasportare array di antenne più grandi e più apparecchiature di comunicazione. Sceye spera quindi di trasformare i dirigibili ad alta quota in un'infrastruttura di comunicazione che possa rimanere a lungo e coprire una vasta area.
Attualmente Sceye non ha annunciato le tariffe specifiche, la copertura e la capacità degli utenti del servizio commerciale finale, né ha fornito un confronto completo dei costi con i servizi Internet via satellite esistenti come Starlink. Tuttavia, SoftBank ha dichiarato che spera di promuovere gradualmente i servizi HAPS commerciali in Giappone a partire dal 2027.
Se la successiva commercializzazione potrà procedere senza intoppi, in futuro gli utenti potrebbero non avere più bisogno di sapere se sono collegati a una stazione base terrestre, a un satellite o a un dirigibile stratosferico. I telefoni cellulari utilizzano ancora i normali metodi di comunicazione cellulare e, nelle aree in cui le stazioni base tradizionali sono difficili da coprire, un dirigibile senza pilota a più di dieci chilometri dal suolo può diventare una "stazione base aerea" temporanea o a lungo termine.
Dal punto di vista del percorso di sviluppo delle infrastrutture di comunicazione, il vero significato di HAPS non è quello di sostituire le stazioni base terrestri o i satelliti, ma di aggiungere un nuovo livello di rete tra terra e spazio. Per le aree remote, le rotte marittime, le aree disastrate e le aree che necessitano di ripristinare rapidamente le comunicazioni, questo tipo di piattaforma di comunicazione che può rimanere nella stratosfera per lungo tempo mentre serve direttamente i normali telefoni cellulari potrebbe diventare una parte importante delle future reti non terrestri.
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