سلام رفقا! امروز می‌خوام یه موضوع خفن و آینده‌نگر رو واستون تعریف کنم: اینکه چطور اینترنت موبایل حتی تو دل شهرهای شلوغ، مستقیم و بدون واسطه، از ماهواره می‌تونه بیاد رو گوشی ما. بزار کل داستان رو یه جوری واست توضیح بدم که انگار داریم با هم گپ می‌زنیم.
خب بذار با یه خبر بترکونم! تو سال ۲۰۲۳ یه اتفاق تاریخی افتاد: گوشی‌های هوشمند معمولی (یعنی همونایی که همه داریم، بدون هیچ دستکاری خاصی)، تونستن مستقیم به ماهواره‌هایی که تو مدار پایین زمین (LEO) می‌چرخن وصل شن. LEO یعنی Low Earth Orbit، یک جور مدار نزدیک به زمینه که ماهواره‌ها به خاطر نزدیکی به زمین سرعت اینترنت بالاتر و تاخیر کمتری دارن نسبت به اون ماهواره‌های قدیمی که خیلی دورترن.
این داستان رو اصطلاحاً Direct-to-Device یا همون D2D می‌گن. یعنی گوشی شما مستقیم با ماهواره ارتباط می‌گیره، نه اینکه از دکل‌های موبایل که روی پشت‌بوم‌ها نصب کردن استفاده کنه.
حالا شاید فکر کنی “خب همین الانم دیگه تمومه، همه چی ماهواره‌ای شد”، اما نه، فعلاً این سرویس‌ها یه جورایی محدودین و بیشتر برای مناطق روستایی و جاهایی که دیگه به هیچ عنوان آنتن موبایل نمی‌رسه به کار می‌رن. سرعتش هم پایین‌تر از انتظاراته؛ مثلاً نمی‌تونن حجم خیلی زیادی داده رد و بدل کنن، و البته هنوز یک‌جوری وابسته به بخش‌های زمینی موبایل مثل هویت، کنترل جلسه‌ها و تنظیمات مختلف هستن.
اما مقاله‌ای که اخیراً تو arXiv (که یه سایت بزرگ برای مقاله‌های علمی و تکنولوژیه) ارائه شده، می‌خواد یه سوال خیلی بزرگ‌تر رو جواب بده: آیا اصلاً ممکنه کل سیستم موبایل از بالا – یعنی از خود مدار زمین و ماهواره‌ها – اجرا بشه؟
یعنی فکر کن همه چی: آنتن‌دهی (رادیو)، مرکز مدیریت شبکه (Core functions مثل کنترل هویت و مدیریت ترافیک)، مسیردهی داده، ارسال و دریافت محتوا… همش از فضا! اونم نه فقط برای روستاهای دورافتاده بلکه در شلوغ‌ترین شهرها و با کیفیت خیلی بالا؛ مثلاً مثل همون اینترنت موبایلی که الان تو شهر داری استفاده می‌کنی.
برای این کار، نویسنده‌ها یک معماری کامل درست کردن که مشخصاتش اینجوریه:
- استفاده از آنتن‌های خاص به اسم electronically steered phased arrays – اینا آنتن‌هایی هستن که سیگنال رو هوشمندانه و به‌صورت الکترونیکی هدایت می‌کنن و می‌تونن همزمان هزار تا Beam یا پرتو مستقل بفرستن. (Beam یعنی یک مسیر مخصوص برای هر کاربر یا گروهی از کاربرا که سیگنال از ماهواره سمتشون میاد)
- کل کارهای مدیریتی شبکه (چیزهایی مثل UPF و AMF که بخش‌های مهم Core 5G هستن – یعنی همون مرکز کنترل ترافیک و مدیریت دسترسی کاربرها) مستقیماً تو خود ماهواره انجام می‌شه، نه روی زمین.
- ارتباط بین ماهواره‌ها هم با استفاده از لیزر (inter-satellite laser mesh backhaul) صورت می‌گیره. این یعنی ماهواره‌ها با سرعت نور اطلاعات رو بهم پاس می‌دن تا ترافیک تو بهترین و سریع‌ترین حالت پخش و مدیریت شه.
یه بخش جالبش ارزیابی اینه که تو شهرهای شلوغ (یعنی جایی که کلی ساختمان بلند و کاربر زیاده) این ایده اصلاً جواب می‌ده یا نه. تو این وضعیت چند تا مشکل هست مثل path loss (یعنی کم شدن قدرت سیگنال سر راه)، دپپلر (همون مشکل تغییر فرکانس به خاطر حرکت)، و multipath (بازتاب سیگنال‌ها بین ساختمان‌ها که گاهی هم کمک می‌کنه، گاهی مانع می‌شه).
اما طبق شبیه‌سازی‌هایی که انجام شده، اگه روی پشت‌بوم یا جایی باشی که دید مستقیم به آسمون داری (line-of-sight)، می‌تونی با یه تکنولوژی به اسم ۶۴-QAM که یه جور فناوری افزایش سرعت و پهنای باند تو ارتباط موبایله، اینترنت حسابی خوبی بگیری. اگر هم تو خیابون و لابلای ساختمون‌ها باشی، با یه سری روش‌های کمکی مثل رله یا beamهای کمکی (یعنی از کاربرهایی که بالاتر هستن کمک بگیری سیگنال رو به پایین برسونی) باز هم قابل دسترسیه.
البته هنوز یه‌سری محدودیت هست که بیشتر جنبه مهندسی دارن تا فیزیکی. مشکلاتی مثل تأمین برق مورد نیاز ماهواره‌ها، خنک نگه داشتن تجهیزات تو فضای آزاد که خیلی دماش بالا پایین می‌شه (thermal dissipation)، مقاوم‌کردن کامپیوترها نسبت به پرتوهای فضایی (compute radiation hardening)، و البته قوانین و مجوزها (regulatory models – یعنی اینکه دولت‌ها یا نهادهای ناظر بالاخره باید مجوز بدن یا کنترل کنن که کی می‌تونه این سرویس رو راه بندازه).
نکته قشنگ اینجاست که اینا همه چالش‌های مهندسی هستن و معلوم شده هیچ سد فیزیکی وجود نداره، یعنی هرچی لازم باشه می‌شه حلش کرد و فقط زمان و توسعه تکنولوژی لازمه.
در آخرشم نویسنده‌ها یه نقشه راه ۱۵ ساله دادن که چجوری می‌شه از امروز، یعنی زمانی که D2D بیشتر برای شرایط اضطراری و روستاهاست، برسیم تا ۲۰۴۰ که هر موبایلی توی شهر بزرگ بتونه با سرعت ۵۰ تا ۱۰۰ مگابیت بدون نیاز کامل به زیرساخت زمینی (یعنی حتی اگه دکل موبایل و فیبر نوری نداشتی!) از ماهواره اینترنت بگیره. چه حالی می‌ده نه؟
خلاصه، آینده اینترنت موبایل احتمالاً خیلی ماجراجویانه‌تر از چیزی باشه که فکر می‌کنی. شاید چند سال دیگه، وقتی تو وسط یه شهر شلوغ داری قدم می‌زنی و آنتنت پره، دیگه خبری از آنتن‌های موبایل قدیمی نباشه و همه چی مستقیم از فضا بیاد بالا سرت. جذابه، نه؟ امیدوارم قسمت‌هایی که تکنیکی بود راحت توضیح داده باشم. اگه سوال داشتی بپرس، با هم صحبت می‌کنیم!
منبع: +
