Resumo:
A Sceye, uma empresa americana de plataformas de alta altitude, concluiu recentemente um teste de comunicação inovador. Um dirigível não tripulado de alta altitude partiu do Novo México, nos EUA, voou através do Pacífico até ao Japão e forneceu serviços de comunicação móvel a smartphones comuns na estratosfera, cerca de 16,5 a 17 quilómetros acima do solo. Durante o teste, os usuários poderão enviar mensagens de texto, fazer ligações, acessar a Internet e assistir a vídeos por meio desta “estação base aérea” localizada a 10 mil metros do solo, sem trocar de celular ou instalar hardware especial.
A missão, chamada Service Test 1 (ST1), decolou de perto de Roswell, Novo México, em 9 de agosto. O dirigível chegou ao Japão 13 dias depois, operou no espaço aéreo japonês por mais de 7 dias e depois retornou aos Estados Unidos. A viagem inteira de ida e volta foi de cerca de 30.000 quilômetros. Sceye disse que esta missão é a primeira vez que a empresa entra na Ásia para realizar testes reais de comunicação, e é também um passo importante na promoção da comercialização do Sistema de Plataforma de Alta Altitude (HAPS).
A Sceye não usa um avião no sentido tradicional, mas sim uma aeronave não tripulada que depende da flutuabilidade para decolar. Está equipado com um sistema de comunicação denominado SceyeCELL, que equivale a uma estação base de comunicação móvel colocada na estratosfera. O dirigível é alimentado por energia solar e baterias, pode permanecer na estratosfera por muito tempo e formar uma área de cobertura de comunicação controlável com o solo por meio de um conjunto de antenas.
Neste teste japonês, a SceyeCELL forneceu serviços para telefones celulares comuns através da principal rede de comunicação móvel do SoftBank do Japão. Os testadores usaram telefones celulares não modificados para enviar mensagens de texto, chamadas de voz, acesso à Internet e reprodução de vídeo. As cenas de teste incluíram não apenas ambientes externos, mas também sob árvores e ambientes internos. Isto significa que do ponto de vista do equipamento terminal, os utilizadores não necessitam de adquirir os chamados "telemóveis satélite" ou terminais de comunicação adicionais.
Sceye disse que durante o teste, o dirigível voou a uma altitude de aproximadamente 16,5 a 17 quilômetros, equivalente a 54.000 a 56.000 pés, o que é muito superior à altitude de cruzeiro da maioria das aeronaves da aviação civil. O dirigível é capaz de manter uma posição relativamente estável em uma área designada, com um raio mínimo de permanência de aproximadamente 5 quilômetros durante o teste.
Essa tecnologia é chamada HAPS, ou High Altitude Platform System. Está localizado entre as redes tradicionais de comunicação terrestre e as comunicações por satélite. As estações base terrestres têm as vantagens de grande capacidade e baixa latência, mas em áreas com população escassa, terreno complexo ou elevados custos de construção de infra-estruturas, não é económico instalar um grande número de estações base; os satélites podem cobrir uma área muito ampla, mas estão muito distantes do solo, portanto há limitações em termos de capacidade, latência e consumo de energia do terminal.
A Sceye espera usar a sua localização estratosférica para preencher a lacuna entre estes dois métodos de comunicação. A empresa estima que uma plataforma Sceye HAPS totalmente implantada pode cobrir uma área equivalente a aproximadamente 500 estações base terrestres. No entanto, Sceye enfatizou que este número representa a cobertura, não a capacidade da rede, nem pode ser entendido como o número de usuários que um dirigível pode acomodar 500 estações base ao mesmo tempo. A capacidade real da rede ainda é afetada por fatores como espectro disponível, links de backhaul e número de usuários online simultâneos.
Há outro detalhe técnico que merece atenção especial neste teste, ou seja, a Sceye não só enviou a antena de comunicação para a estratosfera, mas também colocou alguns dos “núcleos” da rede de comunicação móvel e servidores na aeronave.
Nos métodos de comunicação tradicionais, os dados de telefonia móvel geralmente precisam passar por uma rede sem fio e, em seguida, serem conectados a um data center remoto ou a um servidor de Internet por meio de uma rede terrestre. Neste teste, a Sceye e a SoftBank implantaram servidores e algumas funções principais da rede móvel diretamente no dirigível, para que os dados possam ser parcialmente processados na plataforma de alta altitude e depois retornados diretamente ao telefone móvel do usuário.
Dados divulgados pela Sceye mostram que esse método de computação de ponta atinge um tempo médio de resposta de 68 milissegundos. Comparado com o processamento através da infraestrutura remota da Internet, o atraso é reduzido em mais de 40%. A empresa acredita que esta abordagem é particularmente valiosa para aplicações futuras, como computação de IA, comunicações em tempo real e drones.
Esta missão também testou comunicações de alerta de desastres e capacidades de comunicação por drones. Sceye acredita que o HAPS pode não apenas complementar as redes convencionais de comunicação móvel, mas também fornecer rapidamente cobertura de comunicação temporária quando terremotos, inundações, incêndios florestais e outros desastres causarem danos à infraestrutura de comunicação terrestre.
Em comparação com os satélites tradicionais, a Sceye espera que o HAPS se torne uma "camada intermediária" mais próxima do solo. O objetivo de longo prazo da empresa é formar uma rede de comunicação tridimensional com estações base terrestres, plataformas estratosféricas e satélites. Sob esta arquitetura, a rede terrestre é principalmente responsável por áreas com alta densidade populacional, o HAPS é responsável por áreas onde é difícil construir estações base terrestres, mas ainda há muitos usuários, e os satélites continuam a realizar a tarefa de cobertura de áreas de alcance ultra-grande e extremamente remotas.
Este teste também conduziu experimentos relacionados à comunicação a laser pela primeira vez. O SoftBank do Japão, a Universidade Hitotsubashi e o Instituto Nacional de Pesquisa Polar do Japão disparam pulsos de laser contra o dirigível. A aeronave carrega um refletor projetado pela instituição de pesquisa e continua devolvendo a luz refletida ao solo. Os investigadores esperam usar estes dados para investigar melhor como as plataformas estratosféricas e os satélites poderão ser ligados através de ligações ópticas no futuro.
Se no futuro o HAPS puder ser conectado a satélites através de lasers, os dados poderão ser transmitidos em alta velocidade entre satélites e plataformas estratosféricas e depois enviados diretamente de aeronaves mais próximas do solo para telefones celulares comuns. A Sceye prevê o uso de lasers para transmissão de dados em alta velocidade quando o tempo está bom e a mudança para links de rádio quando as condições climáticas, como a cobertura de nuvens, afetam as comunicações ópticas.
É claro que a Sceye não é a única empresa que desenvolve tecnologia de comunicação HAPS. AALTO, uma subsidiária da Airbus, está desenvolvendo o drone elétrico solar de alta altitude Zephyr, AeroVironment e SoftBank também estão desenvolvendo a plataforma de asa voadora movida a energia solar Sunglider, e a British Stratospheric Platforms está testando uma plataforma de alta altitude movida a hidrogênio.
A principal vantagem da Sceye em utilizar uma estrutura de dirigível é a sua capacidade de carga. Em comparação com os drones de alta altitude que dependem de suas asas para gerar sustentação, os dirigíveis flutuantes podem, teoricamente, transportar conjuntos de antenas maiores e mais equipamentos de comunicação. A Sceye, portanto, espera transformar aeronaves de alta altitude em uma infraestrutura de comunicações que possa durar muito tempo e cobrir uma grande área.
Atualmente, a Sceye não anunciou as tarifas específicas, a cobertura e a capacidade de utilização do serviço comercial final, nem forneceu uma comparação completa de custos com os serviços de Internet por satélite existentes, como o Starlink. No entanto, o SoftBank afirmou que espera promover gradualmente os serviços comerciais HAPS no Japão a partir de 2027.
Se a comercialização subsequente puder prosseguir sem problemas, os usuários poderão não precisar saber se estarão conectados a uma estação base terrestre, a um satélite ou a uma aeronave estratosférica no futuro. Os telefones celulares ainda usam métodos comuns de comunicação celular e, em áreas onde as estações base tradicionais são difíceis de cobrir, uma aeronave não tripulada a mais de dez quilômetros acima do solo pode se tornar uma "estação base aérea" temporária ou de longo prazo.
Do ponto de vista do caminho de desenvolvimento da infra-estrutura de comunicação, o verdadeiro significado do HAPS não é substituir estações base terrestres ou satélites, mas adicionar uma nova camada de rede entre o solo e o espaço. Para áreas remotas, rotas marítimas, áreas de desastre e áreas que necessitam de restaurar rapidamente as comunicações, este tipo de plataforma de comunicação que pode permanecer na estratosfera durante muito tempo enquanto serve directamente telefones móveis comuns pode tornar-se uma parte importante das futuras redes não terrestres.
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