• طبقه بندی مقالات
    • اینترنت ماهواره ای
      اینترنت ماهواره ای

      1) مقدمه
      به گفته دانشمندان، در دنیای امروز، اینترنت پرتوی از نور است و در میان ابزار و دستگاه‌های رایانه‌ای مردم پراکنده می‌شود تا زندگی بشر را به سوی شکوفایی و پیشرفت سوق دهد. تلاش برای تحقق این رؤیای بزرگ زمانی آغاز شد که گروه اینترنتی وان وب که مقر آن در آرلینگتون در ایالت ویرجینیا قرار دارد، با بودجه ای که تاکنون به آستانه 2 میلیارد دلار رسیده است از سوی کریگ ویلز تأسیس شد. این گروه تصمیم گرفته است در سال 2021 با استفاده از حدود 650 ماهواره، اینترنت را با پهنای باند مناسب در همه جا فراهم سازد.
      گروه آمریکایی موسوم به منظومه های ماهواره‌ای "وان ‌وب One Web " در حال انجام پروژه‌ای است که با راه‌اندازی ده‌ها ماهواره در مدار زمین، اینترنت را در دسترس تمام مردم جهان قرار می‌دهد. اقدامی که گروه وان وب انجام داده است، گام بزرگی است. نخستین قدم در این مسیر رساندن اینترنت از طریق گوشی‌های موبایل، دستگاه‌های بیسیم و خطوط کابل‌های اینترنت بوده است. اما هنوز افراد زیادی در مناطق دور افتاده، روستاها، بیابان‌ها و جزیره‌ها هستند که دسترسی به اینترنت ندارند. در اینجاها امکانات و ابزار اتصال به اینترنت از قبیل خطوط کابل اینترنت و یا پوشش شبکه‌های تلفن همراه فراهم نیست. مشکل دیگر مسئله سرعت اینترنت است که کاربران زیادی را با چالش انتقال اطلاعات روبرو می‌سازد. نبود سرعت زیاد، اهمیت اینترنت را در پیشرفت جامعه کاهش می‌دهد. اگر داده‌ها به سرعت انتقال پیدا نکنند؛ استفاده از آن‌ها در موارد بسیاری از جمله: خدمات بهداشتی از راه دور، عملیات جراحی، آزمایش‌های شبیه‌سازی مجازی پیشرفته و به اشتراک گذاشتن داده‌های بزرگ امکان‌پذیر نخواهد بود. وجود چنین چالش‌های که مانع رسیدن اینترنت برای بسیاری از مردم جهان می‌شود باعث شده است تا دانشمندان دست به ابتکارهای بزرگ در زمینه فناوری اطلاعات و توسعه ارتباطات زنند تا این که اینترنت از طریق ماهواره در دسترس همگان قرار گیرد.

      2) اولین پروژه اینترنت ماهواره ای
      در اوایل دهه 90، بیل گیتس و شرکا در پروژه‌ای به نام Teledesic سرمایه‌گذاری کردند. این پروژه درباره ارسال 840 (بعداً به 288 عدد کاهش یافت) ماهواره‌ LEO [1]برای ایجاد یک شبکه پهن باند، جهت سرویس‌دهی به مناطقی که توانایی پرداخت هزینه‌های دسترسی به شبکه و یا ایجاد اتصالات فیبری را نداشتند، انجام گرفت. بنیان‌گذاران آن برای حل مشکل تأخیر در سال 1994 جهت استفاده از طیف Ka-band به FCC مراجعه کردند. برای این پروژه تا سال 2003 و قبل از شکست، حدود 9 میلیارد دلار هزینه شده بود. درحالی‌که پروژه Teledesic در حال انجام بود، صنعت دیگری در حال راه‌اندازی سیستم‌های ارتباطی فضایی بود. در اواخر دهه90 ،Iridium ، Globalstar و Orbcomm جمعاً بیش از 100 ماهواره را به منظور ارائه خدمات صوت و پیامک بر روی تلفن همراه به مدارهای LEO ارسال کردند. در حقیقت، بیشتر موفقیت‌هایی که تاکنون صنعت ارتباطات اینترنت فضایی داشته است، تأمین اینترنت گران‌قیمت برای دولت‌ها و کسب‌وکارهای بزرگ بوده است. اما SpaceX و OneWeb به طور خاص بر مشتریان و کسب‌وکارهای کوچک با مدل‌های استارتاپی، تمرکز دارد.
      قانون مور [2]، کم شدن هزینه‌های باتری، سنسور و فناوری پردازنده تلفن های همراه و ارتقاء فناوری‌های آن‌ها، فرصتی دیگر به ماهواره‌های صورت فلکی LEO ارائه نموده است.

      3) تقسیم بندی اینترنت ماهواره ای
      کاربران اینترنت با استفاده از امکانات مختلف قادر به اتصال به اینترنت و استفاده از منابع موجود می‌باشند، خطوط تلفن معمولی، اینترنت بیسیم، خطوط DSL و ... نمونه‌های موجود می‌باشند. ازآنجایی‌که حجم اطلاعات دریافتی در ارتباطات اینتـــرنتی، همواره چندین برابر بیش از اطلاعات ارســـالی است، تکیه بر این واقعیت است که سرویس‌دهندگان اینترنت نیز باید به طرق مختلف سعی بر اضافه کردن پهنای باند دریافتی خود داشته باشند.
      یکی از روش‌های دریافت اطلاعات با سرعت بالا استفاده از ماهواره می‌باشد. به زبان ساده ارسال اطلاعات به اینترنت از طریق خطوط تلفن معمولی، اینترانت، بیسیم و یا خطوط DSL است و دریافت اطلاعات از طریق ماهواره تأمین می‌گردد که به آن اینترنت یک‌طرفه گفته می‌شود. لذا با توجه به ســـرعت بسیار بالای دریافت اطلاعات، می‌توان از اینترنت با سرعتی ده‌ها برابر سریع‌تر از خطوط معمولی بهره‌گیری کرد.
      در واقع می توان گفت، سه نوع اینترنت ماهواره‌ای وجود دارد:

      3.1) اینترنت آفلاین:
      افراد مختلف در سراسر دنیا در حال استفاده از اینترنت ماهواره‌ای آنلاین و دانلود فایل‌های مختلف هستند و ماهواره برای آن‌ها فایل‌ها را ارسال می‌کند تا دریافت کنند. در این روش، می‌توان از سخت‌افزار اینترنت آنلاین یک‌طرفه استفاده کرده و برای دانلود فایل‌ها هیچ هزینه‌ای پرداخت نمی شود.

      3.2) اینترنت یک‌طرفه:
      در این روش، دریافت اطلاعات از طریق دیش و ارسال اطلاعات از طریق خط تلفن یا adsl و یا ... صورت می گیرد. همچنین علاوه بر خرید تجهیزات اینترنت یک‌طرفه، باید ماهیانه هزینه‌ای به شرکت ارائه‌دهنده اینترنت ماهواره‌ای پرداخت شود که بسته به نوع سرویس، این هزینه‌ها متغیر است.


      3.3) اینترنت دوطرفه:
      بر اساس این روش، دریافت و ارسال اطلاعات از طریق دیش انجام می‌شود. به این صورت که اطلاعات از طریق LNB مخصوص دریافت می‌شود و اطلاعات از طریق دستگاهی به نام Transmiter به ماهواره ارسال می‌شود. در این روش قیمت تجهیزات سخت‌افزاری و نیز هزینه‌های ماهیانه نسبت به روش اول بسیار گران‌تر است.


      4) اینترنت ماهواره‌ای چگونه کار می‌کند؟
      اینترنت ماهواره‌ای بیشتر در مواردی مورد استفاده قرار می گیرد که دسترسی به اینترنت زمینی و معمولی امکان‌پذیر نیست و یا از کیفیت بسیار پایینی برخوردار است. در این روش، بین دو نقطه که ارتباط سیمی و فیبری وجود ندارد، اطلاعات از طریق ماهواره بین آن دو نقطه به صورت تابش از نقطه اول به ماهواره و از ماهواره به نقطه دوم، منتقل می‌شود. معمولاً در این روش، داده و اطلاعات از ترمینال زمینی و از طریق دیش به ماهواره تابش شده و ماهواره آن را به نقطه دیگر (ترمینال زمینی دوم) بازتاب می‌کند. در این نوع ارتباط باید برای دریافت اطلاعات، از دیش یا وسیله گیرنده دیگری استفاده نمود. این ارتباط در شکل زیر نمایش داده شده است. در حال حاضر برقراری ارتباط اینترنت ماهواره‌ای صرفاً از طریق مدارهای ثابت دور زمین (GEO [3]) تجاری شده که در بخش بعد تشریح خواهد شد.



      در یک دسته بندی کلی، مدارهای دور زمین به سه نوع مدارهای ثابت (GEO)، میانی (MEO [4]) و نزدیک (LEO) تقسیم بندی می شوند.


      4.1) مدارهای GEO
      مدارهایی در فضا، به دور زمین وجود دارد که اگر ماهواره در آن قرار گیرد، این ماهواره از روی زمین، به صورت ثابت دیده می‌شود. آنچه اتفاق می‌افتد این است که ماهواره در واقع در حال چرخش به دور زمین، با همان سرعتی است که زمین در حال چرخش است. این مدارها، مدارهای ژئوسینکرون نامیده شده و حدوداً 35800 کیلومتر از خط استوا فاصله دارند. انتقال داده به وسیله ماهواره‌ها با سرعت نور انجام می شود. در ارتباط بین دو نقطه زمین از طریق ماهواره، فاصله بین زمین تا ماهواره باید 4 بار طی شود. (از ترمینال زمینی اول به ماهواره، از ماهواره به ترمینال زمینی دوم و ارسال پاسخ از ترمینال زمینی دوم به ماهواره و از ماهواره به ترمینال زمینی اول). این باعث می شود تا برای برقراری این نوع ارتباط، زمان زیادی صرف شود که زمان تأخیر نامیده می شود. این زمان معادل تقسیم مجموعه فاصله بر سرعت نور محاسبه شده و به طور معمول حدود نیم ثانیه (500 میلی‌ثانیه) است.
      4.2) مدارهای MEO
      مدارهای میانی زمین، که گاهی اوقات مدارهای دایره‌ای متوسط نامیده می‌شود، منطقه فضایی در اطراف زمین، بالاتر از مدارهای نزدیک و زیر مدارهای ژئوسینکرون است. این مدارها خانه ماهواره‌های فضایی بوده و دارای تعداد زیادی از ماهواره و قمرهای مصنوعی است. متداول‌ترین کاربردهای این ماهواره‌ها شامل ناوبری، ارتباطات و علم محیط زمینی/ فضایی [5] است. معمولاً ماهواره‌هایی که در این دسته از مدارها هستند، بین 5 تا 12 هزار کیلومتری از زمین قرار می‌گیرند.

      4.3) مدارهای LEO
      مدارهای نزدیک زمین، به مدارهای با ارتفاع 2000 کیلومتر یا کمتر از زمین اطلاق می‌شود. معمولاً ماهواره‌هایی که در این دسته از مدارها قرار می‌گیرند، بین 500 تا 1500 کیلومتری از زمین قرار می‌گیرند.

      5) گیرنده‌های اینترنت ماهواره‌ای
      در حال حاضر دسترسی به خدمات اینترنت ماهواره‌ای، به طور مستقیم توسط دستگاه‌های موبایل و کامپیوتر وجود ندارد. این ارتباط باید از طریق گیرنده‌هایی (ترمینال زمینی) برای کاربران تأمین شود. نکته حائز اهمیت این است که حتی شرکت‌های پیشرو و مطرح فعلی نیز، برای برقراری این نوع ارتباط به این گیرنده‌ها نیاز داشته و فقط سعی در کاهش اندازه و هزینه آن‌ها برای کاربران نهایی خود دارند. با توجه به هزینه مربوط به تأمین یک گیرنده، هزینه دسترسی به اینترنت ماهواره‌ای باید به یکی از دو طریق آزاد یا بسته‌ای از پیش پرداخت شده [6] پرداخت شود. هزینه دسترسی آزاد، برای هر مگ حدوداً 5 دلار و در مقابل، در صورت انتخاب مشتری بسته‌های متنوعی وجود دارد که به عنوان مثال 1200 مگابایت، یک‌ساله و انتقال ترافیک با اولویت، حدوداً 5600 دلار هزینه دارد.
      در شکل زیر امکان برقراری ارتباط توسط کاربران مختلف که دسترسی متنوعی در برقراری ارتباط با اینترنت دارند نشان داده شده است.


      5.1) دیش ها
      یکی از روش های برقراری ارتباط اینترنت ماهواره‌ای، استفاده از دیش است. دیش ها به دو دسته کلی ثابت و متحرک تقسیم می شوند. دیش متحرک می تواند بر روی یک وسیله نقلیه نصب و در محل مورد نیاز وسیله نقلیه متوقف شده و برای دریافت سرویس تنظیم[7] گردد.


      5.2) گیرنده‌های قابل حمل دستی (فعلی)
      در حال حاضر شرکت‌های متعددی همچون HughesNet، Viasat و groundcontrol به ارائه خدمات اینترنت ماهواره‌ای می‌پردازند. بعضی از آن‌ها کلیه خدمات مربوط به دسترسی به اینترنت و انتقال از طریق ماهواره را خود برعهده گرفته و بعضی از شرکای تجاری دیگری همانند ISP [8] ها استفاده می‌نمایند.
      دستگاه‌های گیرنده قابل حمل دستی متنوعی در حال حاضر در بازار خارج از کشور، برای دریافت اینترنت ماهواره‌ای وجود دارد که در ادامه یکی از معمول‌ترین آن‌ها، معرفی خواهد شد. این دستگاه‌ها برای سرویس‌دهی باید به طور دستی با ماهواره‌های موجود در مدارهای ثابت (GEO) تنظیم شوند. البته این کار سخت نبوده و به کمک نشانگرهایی که روی دستگاه وجود دارد، توسط افراد عادی نیز قابل تنظیم است. این نوع از گیرنده‌ها بسته به قابلیت سرعت دسترسی، برد مسافتی بیسیم و ... قیمت حدودی بین 1200 تا 4200 دلار دارند.


      5.2.1) مدل 510 Explorer
      در شکل زیر، گیرنده اینترنت ماهواره‌ای با مدل Explorer 510، محصول شرکت groundcontrol نمایش داده شده و در ادامه ویژگی‌های آن بیان شده است.



      5.2.2) ویژگی های 510 Explorer
      • پوشش جهانی
      • قابلیت اتصال با فشار یک دکمه و به صورت خودکار به اینترنت، پس از تنظیم با ماهواره، که این تنظیم کردن آسان بوده و توسط هر فردی قابل انجام است.
      • امکان برقراری ارتباط اینترنت پرسرعت تا Kbps 464 دانلود و Kbps 448 آپلود.
      • وزن بسیار سبک 4/1کیلوگرم
      • تحمل شدید گرد و غبار و تغییرات آب و هوایی و دارای استاندارد IP66 [9]
      • ایجاد اتصال بیسیم برای سایر تجهیزات با فاصله کانونی 100 متر
      • قیمت تقریبی 2100 دلار (بدون بسته اینترنت)

      5.3) گیرنده‌های قابل حمل خودکار (فعلی)
      این نوع گیرنده‌ها، به طور خودکار با ماهواره‌های GEO تنظیم شده و نیازی به انجام فعالیتی از سوی کاربر ندارند. این نوع گیرنده‌ها با قیمتی بین 12 تا 14 هزار دلار در بازار خارج از کشور قابل تأمین است.

      5.3.1) مدل MCD-4800
      در اشکال زیر، گیرنده اینترنت ماهواره‌ای با مدل MCD-4800، محصول شرکت groundcontrol نمایش داده
      شده و در ادامه ویژگی‌های آن بیان شده است.


      5.3.2) ویژگی های MCD-4800
      • اتصال به اینترنت ماهواره‌ای در سطح جهان به جز مناطق قطبی
      • امکان برقراری ارتباط اینترنت پر سرعت تا Kbps 464 دانلود و Kbps 448 آپلود
      • ایجاد اتصال بیسیم برای سایر تجهیزات با فاصله کانونی 100 متر
      • قابل راه‌اندازی توسط هر فردی در مدت زمان یک دقیقه
      • امکان ارائه سرویس در محل ثابت یا در حال حرکت، در خشکی یا اقیانوس آزاد
      • دارای 11 کیلوگرم وزن
      • تا 5 ساعت باتری داخلی
      • برای ارائه سرویس نیازی به گشودن جعبه آن نیست.
      • امکان ارائه خدمت در باران‌های شدید
      • قیمت حدودی 13 هزار دلار (بدون بسته اینترنت)

      6) کاربرد‌های اینترنت ماهواره‌ای
      تاکنون، هدف خدمات اینترنت ماهواره‌ای، ایجاد دسترسی با کیفیت به اینترنت در مکان‌هایی که قبلاً این خدمات وجود نداشت، برای کاربردهایی چون ردیابی محموله و ارائه اینترنت به پایگاه­های نظامی بوده است. سایر کاربردهای مطرح در خصوص این خدمات، ایجاد دسترسی به اینترنت برای کشتی‌ها، هواپیماها یا مصرف‌کنندگان روستایی یا کشورهای در حال توسعه بوده است. اما در نهایت، شرکت‌های فعال در این حوزه، یک هدف مشترک دارند: فراهم‌سازی دسترسی به اینترنت در جایی که ارتباطات دیگر اینترنتی (فیبری، سیمی و بی‌سیم) وجود نداشته و یا به قدرکافی وجود ندارد. البته این کار را باید با هزینه‌ای انجام دهند که برای کاربر نهایی مقرون به صرفه بوده و آن‌ها نیز بتوانند مدل تجاری خود را حفظ نمایند.

      7) مگا [10]منظومه های ماهواره ای
      منظومه ­های ماهواره‌ای دستگاه‌هایی هستند که در آن مفاهیم منسوخ شدن یا طول عمر دیگر دغدغه نیستند. منظومه ­های ماهواره‌ای علاوه بر تضمین افزونگی و استحکام، سیستمی را فراهم می‌کنند که در آن مفاهیم منسوخ شدن یا طول عمر دیگر دغدغه نباشند. منظومه­ های ماهواره­ای مرتباً تجدید می‌شوند و در واقع اطمینان از یک سیستم پیشرفته در نتیجه ارتقاء و به‌کارگیری یافته‌های فناوری در حال انجام است. این تجدید مداوم تضمین می‌کند که صاحب منظومه می‌تواند در هر زمان یک سرویس مطلوب فناوری ارائه دهد.
      هدف اصلی مگا منظومه­ های ماهواره‌ای، تأمین اینترنت پرسرعت در گوشه و کنار کره زمین است. مگا منظومه­ های ماهواره‌ای، راه‌حلی برای از بین بردن سیگنال‌های مشکل‌دار بیسیم و اتصالات سلولی است. با وجود اینکه مگا منظومه ­های ماهواره­ای، قابلیت اتصال به اینترنت برای تقریباً هر شخصی در کره زمین را دارند، فضای کمتری اشغال کرده و به طور چشمگیری، تعداد ماهواره ­ها در مدار را با سرعت زیاد افزایش می­ دهند. اکنون می‌توان به‌طور هم‌زمان ده‌ها هزار ماهواره را در مدار ساخته، راه‌اندازی نموده و بهره‌برداری نمود. پیشرفت این فناوری بدون مجموعه‌ای از قوانین و مقررات بین‌المللی حاکم بر نحوه عملکردِ رهبران صنعت و شرکت­های سازنده این منظومه ­ها [11] می‌تواند موجب ایجاد هرج‌ومرج گردد. لیست کامل منظومه‌های پیشنهادی در جدول زیر ارائه شده است.


      در تأمین ارتباطات اینترنت با زمین و ارتباط بین ماهواره‌ها، رابط‌های نوری (لیزری) با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. بنابراین داده‌ها می‌توانند به جای بازگشت به زمین، در امتداد آسمان منتقل شوند. به عبارت دیگر مسیری به شکل یک پل را به جای یک V وارونه، برای انتقال طی نمایند. با استفاده از این روش، با تأمین اینترنت از گیت ­وی ­های زمینی خود می­ تواند حاکمیت کشورها را نقض نماید.
      مشکل عمده منظومه‌های ماهواره‌ای ارتباطی موجود، نرخ پایین (به خصوص در مورد منظومه‌های GEO) و هزینه بالای ترمینال‌های زمینی است. در سال‌های اخیر دسته‌ای از منظومه‌ها به عنوان منظومه‌های ماهواره‌ای مگا یا بسیار بزرگ، صرفاً برای کاربرد داده (اینترنت) پیشنهاد شده‌اند. لیست کامل منظومه‌های پیشنهادی در زیر ارائه شده است.




      8) چالش ها و مشکلات
      بزرگ‌ترین چالش کیفیت خدمات اینترنت ماهواره‌ای، تأخیر زیاد آن‌ها به جهت طی کردن مسافت زمین تا مدارهای GEO توسط داده و اطلاعات است. باید توجه نمود که این مسافت با سرعت نور و در 4 رفت ‌و برگشت صورت می‌گیرد ( ارسال داده از فرستنده به ماهواره، از ماهواره به گیرنده، ارسال پاسخ از گیرنده به ماهواره و از ماهواره به فرستنده). شرکت‌هایی که در دور جدید ارائه این خدمت فعالیت می‌کنند، هر یک سعی دارند این زمان تأخیر را با روش‌هایی چون استقرار شبکه ماهواره‌ای در مدارهای میانی و نزدیک یا استفاده از الگوریتم‌های فناورانه کاهش دهند. لازم به ذکر است که استقرار ماهواره در مدارهای میانی یا نزدیک زمین، دارای چالش‌ها و اشکالاتی است.

      1. برخوردهای فیزیکی:
      تعدد ماهواره‌ها در مدارهای میانی و نزدیک زمین، احتمال برخورد آن‌ها با یکدیگر را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، برخورد آن‌ها در مدارهای مختلف با یکدیگر و یا برخورد آن‌ها با اجسام فضایی، منجر به ایجاد ده‌ها و صدها شیء و زباله فضایی شده که ممکن است در اثر معلق بودن در فضا، به ماهواره‌ها برخورد نموده و باعث از بین رفتن آن‌ها شود.

      2. اینترنت ماهواره‌ای در مقابل فیبری:
      اینترنت ماهواره‌ای در مقابل اینترنت تأمین شده از طریق فیبرنوری، به اندازه کافی سریع، قابل اطمینان و مقرون به صرفه نیست تا بتواند با آن رقابت نماید.

      3. رگولاتوری:
      مقررات مربوط به ماهواره‌هایی که در مدارهای غیرثابت زمین قرار دارند، ده‌ها سال است که بین آژانس‌ها در داخل و خارج از ایالات‌متحده تقسیم شده‌اند. ناسا،FCC ، DOD [12]، FAA [13] و حتی اتحادیه ارتباطات بین‌المللی سازمان ملل[14] در این بازی مشارکت دارند. این امر باعث شده تا مجموعه قوانین منسجم و یکپارچه‌ای وجود نداشته باشد.

      4. حاکمیت کشورها:
      عمده‌ترین چالش بعدی مسئله حاکمیت کشورها است زیرا در صورت فراهم بودن اینترنت ماهواره‌ای، شرکت‌های ارائه‌کننده خدمات اینترنت به‌گونه‌ای مستقیم فعالیت خواهند کرد و دیگر نیازی به پذیرش حاکمیت و مقررات سیاسی و اجتماعی دولت‌ها نخواهند داشت.
      در واقع این مسئله نسبت به موضوعات دیگر پیچیده‌تر است. زیرا ماهواره‌های مستقر در مدارهای نزدیک زمین، از بسیاری از کشورها عبور می‌کنند. اتحادیه بین‌المللی ارتباطات[15] نقشی مانند FCC ایفا نموده و طیف‌ها را تعیین می‌کند، اما برای فعالیت در داخل یک کشور، یک شرکت باید از آن کشور مجوز لازم را دریافت کند.

      5. ترمینال‌های گیرنده
      بر روی زمین، کاربران باید از ترمینال‌های گیرنده استفاده نمایند. صرف نظر از قیمت‌های آن‌ها که هزینه مضاعفی را برای کاربر به همراه دارد، یک دستگاه دیگر به تجهیزات کاربر اضافه می‌نماید. در نسل‌های گذشته این ترمینال‌ها، بایستی کاربر آن را به سمت ماهواره‌های معلق در آسمان تنظیم می‌نمودند ولی در نسل‌های جدید، این دستگاه‌ها کار را به صورت خودکار انجام خواهند داد.

      6. تأخیر
      زمان تأخیر در برقراری ارتباط، کماکان یکی از مهم‌ترین مشکلات کیفیت خدمات اینترنت ماهواره‌ای است. این موضوع در زمان دانلود یک فایل یا خواندن یک صفحه اینترنتی شاید موضوعی نباشد که به چشم آید، ولی در زمان کنفرانس‌های ویدئویی، معاملات مالی و بورس کالا، اینترنت اشیاء، بازی‌های آنلاین و یا رسانه‌های تعاملی بسیار آزاردهنده است. این مسئله که تأخیر تا چه اندازه مهم بوده، قابل بحث است. بیشتر پهنای باند مورد استفاده در سراسر جهان، برای ترافیک‌های ویدئویی است. هنگامی‌ که یک ویدیو شروع و به درستی بافر[16] شد، زمان تأخیر، به یک مسئله کم اهمیت تبدیل شده و بازدهی از اهمیت بیشتری برخوردار خواهد شد. جای تعجب نیست که شرکت‌های Viasat و HughesNet علاوه بر تلاش در کاهش زمان تأخیر، بر آن هستند تا اهمیت تأخیر برای کاربردها و برنامه‌ها را به حداقل برسانند. شرکت HughesNet از یک الگوریتم برای اولویت‌بندی ترافیک و بهینه‌سازی تحویل داده بر اساس آنچه کاربران جستجو می‌کنند، استفاده می‌کند و Viasat به دنبال تکمیل ماهواره‌های خود در مدارهای میانی زمین است.

      7. اشتراک طیف:
      نحوه اشتراک طیف ارتباطات برای ماهواره‌های موجود و آینده، چالشی است که در حال حاضر شرکت SpaceX با FCC دارد.

      8. زباله‌های فضایی:
      چگونگی جلوگیری از ایجاد ضایعات فضایی و یا تخلیه آن‌ها موضوعی است که ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت فضایی باید با تعامل با ناسا یا DOD به توافق رسند. هر دو دستگاه، اشیاء دور مدارهای زمین را برای پیشگیری از تصادف ردیابی می‌کنند، اما هیچ‌یک نهاد قانون‌گذار در این حوزه نیستند.
      علاوه بر این، در سال‌های اخیر مگا منظومه‌ها با مخالفت‌هایی مواجه شده‌اند. اصلی‌ترین مسائل عبارت‌اند از :
      1. هزینه‌های بسیار بالای مدیریت و راه‌اندازی مجموعه
      2. افزایش قابل توجه زباله‌های فضایی در سال‌های پیش­رو
      3. ایجاد مزاحمت جدی برای منجمان، ستاره شناسان و دانشمندان علوم فیزیک
      4. تداخل فرکانسی به خصوص با ماهواره­ های هواشناسی در باند ka
      5. ایجاد مزاحمت برای سایر پرتاب‌کنندگان و فضانوردان

      9) ماهواره های کوچک
      به دلیل تأخیر زمانی[17] در انتقال اطلاعات به واسطه فاصله زیاد ماهواره­ های مخابراتی از زمین، امروزه ماهواره‌های مخابراتی در حال گذار به منظومه‌های ارتفاع پایین LEO، در فاصله کمتر از دو هزار کیلومتری از زمین هستند. در این ارتفاع تعداد ماهواره‌های بیشتری برای پوشش کامل زمین لازم خواهد بود و به همین دلیل این کار توسط مجموعه‌ای از ماهواره‌های کوچک انجام می‌گیرد و با این وجود سرعت انتقال اطلاعات در فواصل زیاد روی زمین، حتی از فیبرنوری هم بیشتر می‌شود.
      هزینه طراحی این ماهواره­ ها به دلیل کوچک بودن کم­تر است و با استاندارد شدن قطعات ماهواره‌ها، تولید انبوه آن‌ها آسان‌تر و ارزان‌تر نیز خواهد بود. علاوه بر این، به دلیل داشتن وزن کم، هزینه پرتاب آن‌ها نیز کم‌تر بوده و در عین حال، توانایی پوشش‌دهی به مناطق وسیع‌تری را دارند و در بعضی کاربردها، مانند جمع‌آوری اطلاعات علمی یا رله سیگنال، مؤثرتر از ماهواره‌های عادی عمل می‌کنند. از جمله مأموریت‌های اختصاصی که برای ماهواره‌های کوچک تعریف می‌شود، می‌توان به جمع‌آوری داده به طور هم‌زمان از چند نقطه توسط مجموعه‌ای از ماهواره‌های کوچک، بررسی ماهواره‌های بزرگ‌تر در مدار و تحقیقات دانشگاهی اشاره کرد.
      ماهواره‌های کوچک در انواع مختلف ماهواره­ های پیکو (Pico-Satellite) با جرم کمتر از 1 کیلوگرم، ماهواره ­های نانو (Nano-Satellite) با جرم بین 1 تا 10 کیلوگرم، ماهواره­ های میکرو (Micro-Satellite) با جرم بین 11 تا 100 کیلوگرم و ماهواره­ های مینی (Mini Satellite) با جرم 101 تا 500 کیلوگرم، از مهم‌ترین دستاورد شرکت­های سرمایه­ گذار در حوزه اینترنت ماهواره­ای هستند. طبقه ­بندی ماهواره­ های کوچک بر اساس جرم آن‌ها در جدول زیر مشاهده می‌شود.


      ماهواره‌های کوچک برای پیشرانش، کنترل وضعیت، ارتباطات و پردازش، نیازمند سیستم‌های بروز هستند. به عنوان مثال برخلاف پیشران‌های پیچیده و حجیم مورد استفاده در ماهواره‌های بزرگ، ماهواره‌های کوچک نیازمند پیشران‌های ساده، کوچک و ارزان هستند. همچنین ماهواره‌های کوچک به دلیل در اختیار داشتن توان کم و ابعاد کوچک، برای برقراری ارتباط نیازمند استفاده از فناوری‌های به روز مینیاتوری هستند. چالش اصلی که این صنعت را تهدید می‌کند، ظرفیت و قابلیت اطمینان پرتابگرهاست. پرتاب‌های ناموفق گذشته یادآور این مسئله هستند که فضا همچنان یک صنعت خطرپذیر است.

      9.1) نانو ماهواره ها
      نانوماهواره­ ها، یکی از انواع ماهواره ­های کوچک یا گروه‌هایی از منظومه­ ها هستند که پشتوانه، افزونگی و ریزدانگی[18] خدمات خود را ارائه می‌دهند. هر ماهواره در یک منظومه هر 2-4 سال یک‌بار بازسازی می‌شود، در نتیجه تضمین می‌شود که اپراتور همیشه یک سرویس با ریسک کم و بهینه را با به‌کارگیری ارتقاء فن‌آوری دریافت می‌کند.
      از ویژگی‌های خاص این ماهواره‌ها در مقابل ماهواره ­های سنتی، اندازه کوچک­تر، هزینه های پایین­ تر و زمان تولید و توسعه کوتاه ­تر آن است. بطوریکه در مقایسه با ماهواره‌های سنتی بزرگ، بسیار کوچک و وزن آن‌ها کمتر از 150 کیلوگرم است.

      9.1.1) مدت زمان توسعه
      علاوه بر اندازه و هزینه آن‌ها، بزرگ‌ترین مزیت یک ماهواره نانو، مدت زمانی کوتاه است که برای تولید و توسعه هر مدل از آن مورد نیاز است. یک ماهواره با اندازه متوسط یا بزرگ بین 5 تا 15 سال زمان نیاز دارد تا در راستای یک نیاز مشخص در مدار مناسب تحت پارامترهای عادی قرار گیرد. بین شروع و پایان عملیات، ممکن است نیازها تغییر کرده باشد، به این معنی که استفاده‌های اولیه برنامه ­ریزی شده دیگر مناسب بازار نیستند. از این گذشته، فناوری ارتباطات به طور مداوم در حال تغییر و به روز شدن هستند و در نهایت ماهواره‌های معمولی با فناوری‌های 15 ساله به کار خود پایان می‌دهند. به‌روزرسانی مداوم ماهواره‌های بزرگ غیرممکن است حتی در صورت ایجاد فرصت بازار یا فناوری، امکان تغییر آن‌ها وجود ندارد. درحالی‌که ماهواره‌های نانو می‌توانند در کمتر از 8 ماه، نیاز را تشخیص داده و در مدار قرار گیرند.



      9.1.2) هزینه توسعه
      توسعه ماهواره‌های کوچک مطابق با استانداردهای معلوم، به کاهش هزینه‌های مراحل تحقیق و فنی کمک می‌کند. این امر به میزان قابل‌توجهی بر ممانعت بر ورود به فضا مقابله کرده و از زمان معرفی تاکنون منجر به افزایش شدید محبوبیت آنها شده است. بسته به مشخصات، یک ماهواره نانو با 500000 یورو ساخته شده و در مدار قرار می‌گیرد. در مقایسه، هزینه ماهواره معمولی می‌تواند تا 500 میلیون یورو باشد. خصوصاً ظهور ریز پرتاب‌ها[19] در سراسر جهان که منحصراً برای قرار دادن ماهواره‌های کوچک در مدار اختصاص یافته‌اند، هزینه‌های پرتاب را کاهش داده‌اند.
      علاوه بر توسعه واقعی هر ماهواره، راه‌اندازی یک ماهواره نانو به عنوان بخشی از منظومه، خطر حضور در هر مأموریت فضایی را در بین بخش‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کند. در نتیجه، اگر یک نانو ماهواره از بین رود یا عملکرد یکی از واحدها مختل شود، می‌تواند به سرعت در بازه‌های زمانی مقرون به صرفه و با هزینه مناسب جایگزین شود. در مقابل، خرابی یک ماهواره در ابعاد بزرگ ممکن است کل این مأموریت را به خطر اندازد.
      کاهش هزینه ماهواره­های نانو به معنای قابلیت اطمینان بالاتر آن‌ها نیست. با استفاده از روش‌های صحیح، مانند ماتریس فضایی آلن[20] در هر دو مرحله طراحی ماهواره و آزمایش، موفقیت یک مأموریت را می‌توان تضمین کرد و تنها فاکتورهایی که نمی‌توان به صورت تصادفی کنترل کرد، حوادثی مانند خرابی‌های پرتاب، طوفان‌های خورشیدی، تأثیر یک شهاب‌سنگ یا یک قطعه زباله فضایی و یا دیگر موارد است.

      9.1.3) کیوب ستلایت[21]
      کیوب‌ست اولین بار در سال ۱۹۹۹ توسط دانشگاه ایالتی پلی‌تکنیک کالیفرنیا و دانشگاه استنفورد به عنوان پلتفرمی برای آموزش و کاوش فضایی توسعه داده شد. امروزه توسعه کیوب‌ست به یک صنعت تبدیل شده است و دولت‌ها، صنایع و دانشگاه‌ها برای افزایش قابلیت‌های کیوب‌ست‌ها با یکدیگر همکاری می‌کنند. منظومه‌ای از کیوب‌ست‌ها یک پلتفرم ارزان‌قیمت برای تحقیقات علمی، اثبات فناوری‌های جدید و مأموریت‌های پیشرفته فراهم می‌آورد.
      کیوب ستلایتها، به عنوان نوعی از ماهواره­ های نانو، مجموعه­ ای از معیارهای خاص را در شکل و اندازه و وزن مشخص دارند. کیوب­ستلایت، طراحی خاصی از ماهواره­ های نانو با جرم کمتر از 33/1کیلوگرم و ابعاد استاندارد هستند. وزن این ماهواره­ ها، یک‌دهم وزن ماهواره‌های سنتی است و با سانتی‌متر اندازه‌گیری می‌شود. استانداردسازی کیوب‌ست‌ها، استفاده از قطعات الکترونیکی تجاری و انتخاب تعداد زیادی از تأمین‌کنندگان فناوری را ممکن می ­سازد و از این طریق هزینه‌های پروژه‌های مهندسی و توسعه کیوب‌ست‌ها را در مقایسه با سایر انواع ماهواره کاهش می‌دهد.
      واحد استاندارد اندازه کیوب‌ست‌ها، 1U است که ۱۰×۱۰×۱۰ سانتی‌متر طراحی شده است. البته کیوب ست های بزرگتری در اندازه های 2، 3، 6 و 12U هم وجود دارند. کیوب ست ها با استفاده معمول در اندازه های 1-3U و 6U هستند. علاوه بر این استاندارد جدیدی برای ماهواره ها با عنوان پاکت کیوب (Pocketcube) ، با جرم کمتر از 250 گرم و ابعاد 5×5×5 سانتی‌متر تعریف شده است.


      9.1.4) کاربرد نانو ماهواره ها
      ماهیت نانوماهواره ­ها به طور طبیعی متفاوت است و در چندین صنعت خاص به‌ طور خاص به­ کارگرفته می­ شود:

      • نظارت زمین: جمع‌آوری و تفسیر داده‌ها برای مدیریت صحیح منابع طبیعی و توسعه اقتصادهای پایدار ضروری است. تحلیل تأثیر انسان بر کشاورزی، جنگل، زمین‌شناسی و محیط‌زیست به منظور بهبود شرایط زندگی از اهمیت بسیاری برخوردار است.
      • ارتباطات و اینترنت اشیاء: ماهواره­های نانو، پایه و اساس توسعه اینترنت اشیاء در مقیاس جهانی هستند و مناطقی از جهان را بدون پوشش ارتباطات زمینی از طریق زیرساخت‌های موجود در فضا به هم متصل می‌کند. تعداد اشیاء و شبکه‌های حسگر در حال فزاینده‌ای وجود دارد که به اتصالات و ارتباطات جهانی نیاز دارند.
      • جغرافیایی[22] و لجستیک: دستیابی به دارایی‌ها (هواپیما، کشتی، وسایل نقلیه و غیره) می‌تواند در مناطقی که پوشش زمینی وجود ندارد، غیرممکن یا بسیار گران تمام شود. منظومه ماهواره‌ای نانو در فضا و ارائه یک چشم‌انداز جهانی، می‌تواند نظارت فوری بر گروه‌های مختلف دارایی در هر نقطه از کره زمین داشته باشد. ماهواره‌های نانو می‌توانند شبکه‌های فعلی را با ارائه راه‌حل‌های پیچیده مدیریت لجستیکی تکمیل کنند.
      • نظارت بر سیگنال (SIGINT)[23]: ماهواره­های نانو می‌توانند سیگنال‌های رادیویی منتقل شده از زمین را تحت نظر داشته باشند. به این معنی که در صورت بروز فاجعه می‌توانند اطلاعات اولیه درباره میزان تأثیر و مناطق جدی که تحت تأثیر قرار گرفته‌اند را تهیه کرده و برنامه‌ریزی مؤثرتری در زمینه امداد و نجات ارائه دهند.
      • کاربردهای خاص: علاوه بر راه‌حل‌های تجاری، این ماهواره­ها می‌توانند برای برنامه‌های نظارت فضا، مأموریت‌های بین سیاره‌ای، آزمایش سیستم‌ها در مدار یا تحقیقات زیست پزشکی استفاده شود. همچنین این ماهواره­ها، درگاهی برای توسعه برنامه‌های فضایی در برخی کشورها هستند.

      10) شرکت های پیشرو و سرمایه گذاران اینترنت ماهواره ای
      کاهش هزینه ساخت ژیروسکوپ و باتری‌های پیشرفته برای تلفن همراه از یک‌سو و کاهش هزینه‌های ساخت و ارسال ماهواره از سوی دیگر، موجب شده اینترنت ماهواره‌ای مورد توجه شرکت‌های بزرگی قرار گیرد. به علاوه پیشرفت فناوری‌های مرتبط با کوچک‌سازی ماهواره‌ها، افزایش ظرفیت آن‌ها و ارتباطات بین ماهواره‌ای باعث شده دوران استفاده از دیش‌های بزرگ به پایان رسد.
      با اینکه سرمایه اولیه موردنیاز برای فعالیت در حوزه فضایی بالاست ولی امکان رشد اقتصادی در این حوزه، بسیار بیشتر از تجارت‌های دیگر است. علاوه بر این، ظرفیت عظیم موجود در اینترنت فضایی و تصویربرداری به هنگام[24] از زمین، توجه سرمایه‌گذاران را به تجارت فضایی جلب کرده است. طی سال‌های ۲۰۰۰ و ۲۰۰۵ کم‌تر از ۱۵ ماهواره کوچک به فضا پرتاب شدند، در سال ۲۰۱۳ این تعداد به ۹۲ ماهواره رسید و بین سال‌های ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۹ بیش از ۵۰۰ ماهواره کوچک به مدار فرستاده شدند. شرکت­های تخصصی همچون اسپیس ایکس (SpaceX) و وان وب (OneWeb) و شرکت‌های غیرتخصصی همچون ایرباس، کوکاکولا، ویرجین­گروپ، سافت­بنک و ... از سرمایه­ گذاران مطرح در حوزه اینترنت ماهواره­ای هستند.

      10.1) شرکت SpaceX
      SpaceX ، یک شرکت خصوصی است که در سال 2002 توسط مدیر اجرایی و طراح به‌عنوان انقلابی در فن‌آوری‌های فضایی، با هدف نهایی امکان پذیرکردن تبدیل بشریت به یک گونه چند سیاره ­ای تأسیس گردیده است. این شرکت، طراحی، تولید و پرتاب موشک‌های پیشرفته و فضاپیما را راه ­اندازی می‌کند. تقریباً 5000 کارمند در ایالات‌متحده در دفتر مرکزی شرکت در هاثورن[25] کالیفرنیا مستقر بوده و امکاناتی در ایستگاه نیروی هوایی کیپ کاناوراول[26] و مرکز فضایی کندی[27]، فلوریدا و نیروی هوایی واندنبرگ[28]، کالیفرنیا؛ تأسیسات پرتاب خصوصی در حال ساخت در براونویل[29]، تگزاس و دفاتری در واشنگتن راه‌اندازی نموده است.
      SpaceX به عنوان ارائه‌دهنده سریع‌ترین فضای تجاری جهان شناخته شده است که خدمات حمل‌ونقل فضایی را راه‌اندازی می‌کند. از زمان تأسیس آن در سال 2002 ، SpaceX به یک سری از نقاط عطف تاریخی رسیده است. در دسامبر سال 2010، SpaceX اولین شرکت خصوصی بود که یک فضاپیما (دراگون) را با موفقیت پرتاب کرده است. در دسامبر سال 2015، SpaceX اولین موفقیت در تقویت نمودن موشک به مرحله بعد از حمل بار به فضا را به دست آورد و از آن زمان به بعد پنج فروند فرود آمده است (چهار مورد از آن‌ها در هواپیمای بدون سرنشین در دریا بودند). SpaceX قصد دارد از اولین تقویت‌کننده‌های ثابت شده برای پرواز برای راه‌اندازی آینده ماهواره تجاری استفاده مجدد نماید.
      فعالیت‌های فعلی و برنامه‌ریزی شده بر پایه فضای SpaceX، بیانگر تعهد آن به فضا است. این شرکت با انجام عملیات مبتنی بر فضا و کاهش ضایعات، بسیار باتجربه عمل کرده و جهت اطمینان از ایمنی مداوم در عملیات فضایی، روابط عمیقی با نهادهای داخلی و بین‌المللی برقرار می‌کند. SpaceX این تعهد و تجربه را از همه جنبه‌ها فراهم می‌آورد.
      سیستم SpaceX متشکل از منظومه­[30] ماهواره‌های مدار پایین زمین و فن‌آوری‌های مبتنی بر زمین هستند که شامل ترمینال‌های ارزان و سبک کاربر خواهد بود. این سیستم طیف کارآمد باند Ku و Ka را با شبکه‌های زمینی و ماهواره‌ای ("GSO") بدون دخالت‌ به اشتراک می‌گذارد. این سیستم تحت پوشش شبکه ساخته شده به نمایندگی از SpaceX در ارتباطات از راه دور ("ITU") توسط ایالات متحده و نروژ ایجاد شده است.
      SpaceX سیستم خود را برای دستیابی به اهداف زیر طراحی کرده است:
      ظرفیت بالا: هر ماهواره در سیستم SpaceX بسته به میزان دستیابی به ترمینال کاربر درگیر ، ظرفیت downlink کل را برای کاربران از 17 تا 23 گیگابیت در ثانیه فراهم می‌کند. با فرض متوسط 20 گیگابیت در ثانیه ، 1600 ماهواره در استقرار اولیه، ظرفیت کل 32 اسب بخار را دارند. SpaceX در طی استقرار چندساله سیستم، ماهواره‌ها را به طور دوره‌ای بهبود می‌بخشد، و امکان افزایش ظرفیت نیز وجود دارد.
      سازگاری بالا: این سیستم از فن­آوری آرایه مرحله‌ای استفاده می‌کند تا به‌طور پویا استخر بزرگی از پرتوها را برای متمرکز کردن ظرفیت در جایی که لازم باشد، هدایت کند. پیوندهای بین ماهواره‌ای نوری، مسیریابی منعطف از ترافیک را در مدار مجاز می‌کند. علاوه بر این، منظومه تضمین می‌کند که از فرکانس‌ها می‌توان به طور مؤثری در ماهواره‌های مختلف استفاده کرد تا انعطاف‌پذیری و ظرفیت و استحکام کلی سیستم را افزایش دهد.
      خدمات پهن باند: این سیستم قادر به ارائه خدمات پهن باند با سرعت حداکثر 1 گیگابیت بر ثانیه برای هر کاربر نهایی است. استفاده از مدارهای سطح زمین به سیستم کمک می‌کند تا زمان­های تأخیر در حدود 25-35 میلی‌ثانیه باشد.
      پوشش جهانی: با استقرار 800 ماهواره اول، این سیستم قادر خواهد بود اتصال پهن باند ایالات‌متحده و بخش بین‌المللی را فراهم کند. این سیستم با استقرار کامل، ظرفیت و قابلیت دسترسی در خط استوا و قطب را برای پوشش جهانی فراهم می‌کند.
      کم‌هزینه: SpaceX در حال طراحی سیستمی با هزینه کم و قابلیت اطمینان است، از طراحی و ساخت فضا و عناصر مبتنی بر زمین تا راه‌اندازی و استقرار سیستم با استفاده از خدمات SpaceX، توسعه پایانه‌های کاربر و نرخ اشتراک کاربر نهایی.
      سهولت استفاده: طراحی مرحله‌ای[31] آنتن کاربر توسط SpaceX برای کاربر با پروفایل محدود جهت نصب و راه‌اندازی آسان بر روی دیوارها یا سقف‌ها امکان‌پذیر است.
      سیستم SpaceX شامل 4،425 ماهواره است که در 83 مدار فعالیت می‌کنند. منظومه کلی به شرح زیر پیکربندی می‌شود:


      این مشخصات، منظومه SpaceX را قادر می‌سازد زمین را با استفاده از حداقل زاویه ارتفاع 40 به صورت کامل و مداوم پوشش دهد. این شرکت، پوشش اولیه را در عرض‌های جغرافیایی در ارتفاع معینی با تعداد معدودی برای مثال 100 ماهواره (با استفاده از 4 از 32 مدار در استقرار اولیه) فراهم می­ کند. سیستم، پوشش گسترده‌ای در ایالات‌متحده و بخش بین‌المللی برای ارائه خدمات پهن باند تجاری با استقرار 800 ماهواره استقرار اولیه (32 مدار با 25 ماهواره‌ اولیه در هر مدار) را فراهم خواهد کرد. تکمیل استقرار اولیه، ظرفیت را در کل افزایش می‌دهد و افزایش پوشش در عرض‌های استوایی را به همراه خواهد داشت. با راه‌اندازی و عملیاتی شدن، هر ماهواره بلافاصله به بهره‌برداری رسیده و در سیستم ادغام می‌شود و برای تقویت ارائه خدمات پهن باند استفاده می‌شود.
      1600 ماهواره در استقرار اولیه، اتصالات پهن­ باند قوی را در سراسر جهان ، با خدمات متمرکز در منطقه بین 60 درجه شمالی عرض جغرافیایی و 60 درجه عرض جنوبی در اختیار می‌گذارد. راه‌اندازی 2،825 ماهواره باقیمانده در استقرار نهایی، منظومه سراسری را تکمیل کرده، ظرفیت سیستم را افزایش داده و گسترش پوشش مناطق قطبی و عرض جغرافیایی را بیشتر می‌کند.
      سیستم SpaceX از طیف باند Ka برای ارتباط بین ماهواره‌ها و دروازه‌ها و طیف باند Ku برای ارتباط بین ماهواره‌ها و پایانه‌های کاربر استفاده می‌کند. دامنه فرکانس‌های بکارگرفته شده توسط شرکت SpaceX در جدول زیر ارائه شده است:


      سیستم SpaceX شامل سه دسته وسیع از ایستگاه‌های زمینی است: ردیابی، ایستگاه‌های از راه دور و کنترل ("TT&C"). ایستگاه‌های زمینی گیت ­وی؛ و پایانه‌های کاربر. ایستگاه‌های TT&C به ترتیب پنج‌ متر قطر خواهند داشت و تعداد آن‌ها نیز نسبتاً کم است ( به عنوان مثال، مکان‌های اولیه و پشتیبان TT&C در ایالات‌متحده، در چندین مکان دیگر بین‌المللی توزیع شده است). ایستگاه‌های زمینی گیت ­وی باند Ka که از فناوری آنتن آرایه‌ای مرحله‌ای استفاده می‌کنند، با چند صد مکان پیش‌بینی‌شده در ایالات‌متحده در کنار آن‌ها یا در نزدیکی نقاط عمده برای اتصال به اینترنت موردنیاز به ماهواره منظومه قرار دارد. پایانه‌های کاربر باند Ku نیز با استفاده از آنتن آرایه‌ای مرحله‌ای ارتباط برقرار می‌کنند و جهت بهره‌وری، کاهش هزینه و سهولت نصب طراحی شده است.

      10.2) شرکت OneWeb
      هدف اصلی این شرکت که متعلق به ریچارد برانسون[32] است، ایجاد شبکه ماهواره‌ای بسیار بزرگ است. این ماهواره‌ها در فاصله‌ای حدود 1200 کیلومتری زمین قرار گرفته و سیگنال‌ها را به ترمینال‌های مستقر در زمین ارسال می­ نمایند. از نظر تئوری، حداقل یک ماهواره در تمام زمانها در معرض دید یک ترمینال گیرنده قرار خواهد گرفت که در نتیجه، پوششی یکپارچه را برای اکثر نقاط روی زمین فراهم خواهد کرد. ترمینال‌ها نیز سیگنالهای بیسیم و ارتباطات بی‌سیم نسل سوم و چهارم را به دستگاههایی مانند تلفنهای همراه و کامپیوترها منتقل میکنند. این ترمینال‌ها می‌توانند ثابت و یا در حال حرکت باشند. این شرکت تاکنون 650 ماهواره در مدارهای زمین مستقر نموده و قرار است ۱۳۳۰ ماهواره دیگر را در ارتفاعات مختلف به فضا ارسال نماید تا مجموع ماهواره‌های خود را به ۱۹۸۰ عدد برساند.
      شرکت OneWeb، در همکاری با شریک اصلی خود (شرکت ایرباس) شش ماهواره ارتباطی از نوع مینی ­ستلایت را در مدار زمین قرار داده است. این ماهواره‌ها در تاریخ 28 فوریه سال گذشته توسط یک موشک سایوز روسی از پایگاه فضایی در جزیره گویانا (فرانسه) به فضا پرتاب گردید و پس از حدود یک ساعت و نیم، این موشک روسی ماهواره‌ها را در مدارهای آن‌ها قرار داد. پس از پرتاب ماهواره‌ها به فضا، مراکزی در ویرجینیا و لندن (شریک‌های گروه وان­وب به ویژه (ویرجین گروپ) با ماهواره‌های پرتاب شده تماس برقرار کردند. انتظار می‌رود که گروه وان­ وب، در هر ماه یک موشک سایوز را که حامل 26 تا 32 ماهواره است در مدار زمین قرار دهد. سپس زمین در احاطه یک شبکه بزرگ ماهواره‌ای قرار می‌گیرد که اینترنت را به صورت 24 ساعته برای تمامی مردم فراهم خواهد کرد.
      شرکت OneWeb، تاکنون حدود 3 میلیارد دلار سرمایه جذب کرده و ارزش شرکت SpaceX 33 میلیارد دلار تخمین زده می‌شود. بر اساس برنامه آینده نزدیک شرکت‌های مطرح، برآورد می‌شود تقریباً 10 هزار ماهواره (SpaceX 4600، آمازون 3200 و OneWeb 2000)، به تعداد ماهواره‌های موجود در مدارهای نزدیک زمین (حدود هزار کیلومتری زمین) اضافه خواهد شد که در حال حاضر بخشی از آن­ها مستقر شده است.
      با افزایش نقش اقتصادی شرکت‌های خصوصی در فضا، انتظار می‌رود که موفقیت شرکت وان وب در قراردادن ماهواره‌ها در مدار زمین، منجر به ظهور یک رقابت گسترده فعالیت در این عرصه گردد. در حال حاضر، پرتاب همین شش ماهواره از سوی شرکت وان وب، چالش بزرگی برای شرکت ارتباطی هیوز (Hughes) به شمار می‌رود که ماهواره آن‌هم اکنون در حال فعالیت است. شرکت ارتباطی هیوز، خود نیز برای زیرساخت‌های گروه وان وب کمک و سرمایه‌گذاری می‌کند. دیگر شرکت‌های بزرگ همچون SpaceX (متعلق به سرمایه‌گذار بزرگ فناوری، الون ماسک[33])، شرکت "LeoSat"فرانسه و شرکت "Telesat" کانادا، در تلاش برای ساختن صدها ماهواره کوچک و قرار دادن آن‌ها در مدار زمین هستند و این روند، رقابت را برای شرکت وان وب دشوارتر می‌کند.
      شرکت سامسونگ کره جنوبی نیز درصدد راه‌اندازی ماهواره‌های پیشرفته دیگری است. افزایش میزان ماهواره‌ها، تقاضای خدمات پرتاب موشک‌ها را نیز افزایش داده است و گروهی دیگری در تلاش برای ساخت ماهواره‌های کوچک‌تری نسبت به ماهواره‌های مورد استفاده وان وب هستند که هم حجم آن‌ها کوچک‌تر است و هم هزینه کمتری دارد. با توجه به پیشرفت‌های چشمگیر هند در ساخت ماهواره‌های کوچک، ارزان و کارا، احتمال می‌رود که این کشور پیشتاز عرصه ساخت ماهواره‌های کوچک در جهان باشد.
      پروژه کایپر شرکت آمازون، برای عرضه اینترنت همگانی است. آمازون قصد دارد در مجموع حدود 3200 ماهواره را به مدارهای نزدیک زمین ارسال نماید تا از این طریق بتواند اینترنت را در دسترس ۹۵ درصد از جمعیت کره زمین قرار دهد. این کار هزینه‌های کلی و هم‌زمان تأخیر را کاهش خواهد داد. در این پروژه، ماهواره‌ها در سه ارتفاع مختلف نسبت به سطح زمین قرار خواهند گرفت. بر اساس جزئیات منتشر شده، از بین ۳۲۳۶ ماهواره‌ای که قرار است به مدارهای زمین ارسال شوند، ۷۸۴ ماهواره در فاصله ۵۹۰ کیلومتری، ۱۲۹۶ ماهواره در فاصله ۶۱۰ کیلومتری و ۱۱۵۶ ماهواره در فاصله 630 کیلومتری، از سطح زمین قرار خواهند گرفت.

      11) جمع بندی
      تاکنون بازار هدف اینترنت ماهواره‌ای، دولت‌ها و کسب‌وکارهای بزرگی بودند که توانایی مالی پرداخت هزینه‌های زیاد آن را داشتند. شرکت‌های بزرگی با سرمایه‌های زیادی از دهه90 میلادی تاکنون، به دنبال تحقق دسترسی اینترنت ماهواره‌ای برای کاربران نهایی عمومی با پوشش جهانی بودند. اما اغلب موفقیت‌هایی که تاکنون این صنعت کسب کرده، تأمین اینترنت گران‌قیمت برای دولت‌ها و کسب‌وکارهای بزرگ بوده است. با کاهش هزینه‌های ساخت و ارسال ماهواره و پیشرفت فناوری (به خصوص در حوزه باتری و ژیروسکوپ)، مجدداً شرکت‌های بزرگی، در ارائه خدمات اینترنت ماهواره‌ای برای عموم مردم گام بردارند. کماکان موضوع تأخیر، اصلی‌ترین معیار چالش کیفیت دسترسی است. با توجه به محدودیت سرعت انتقال داده (نهایتاً تا سرعت نور) و فاصله ماهواره‌ها تا زمین، به نظر تنها راه‌حل کاهش تأخیر، نزدیک کردن ماهواره‌ها به سطح زمین است که این موضوع خود مشکلاتی نظیر عدم پوشش سراسری را به همراه دارد. به علاوه در این حوزه چالش‌های جدی دیگری اعم از غیررقابتی بودن این فناوری نسبت به اینترنت فیبری، موضوعات رگولاتوری، اشتراک طیف، زباله‌های فضایی، برخوردهای فیزیکی و رعایت حاکمیت آسمان کشورها نیز وجود دارد، که ممکن است باعث شکست مجدد ارائه این نوع خدمات به کاربران نهایی شود.
      از سوی دیگر، ازآنجایی‌که، مهم‌ترین دغدغه حاکمیت ارتقاء رفاه و تضمین حقوق آحاد مردم جامعه است، ارائه خدمات نباید به‌گونه‌ای باشد که منافع مردم و کشور نادیده گرفته شده و صرفاً شرکت‌های خارجی از مزایای آن منتفع شوند. به عبارت دیگر ارائه خدمات باید توسط تأمین‌کنندگانی که به ارزش‌ها و اصول حاکمیتی کشور پایبند هستند، صورت پذیرد. حذف برنامک‌های موبایلی از روی گوشی کاربران بدون اجازه وی، عدم ارائه خدمات به کسب‌وکارها و کاربران ایرانی و عدم پشتیبانی برنامک‌های ایرانی برای ارائه خدمات به کاربران خود، از جمله موارد نقض حریم خصوصی و حقوق عامه مردم کشور در چند سال اخیر بوده است.
      مدیریت خدمات پایه و کاربردی فضای مجازی کشور و استفاده حداکثری از مزایا و فرصت‌های ارتباطات ماهواره‌ای و مدیریت مخاطرات آن در جهت ارائه خدمات با کیفیت، اقتصادی، متنوع و مزیت دار نسبت به مشابه خارجی به مردم، وجود زیرساخت ارتباطی و اطلاعاتی مناسب، توسعه‌یافته، بالغ و تاب­آور (شبکه ملی اطلاعات) و سرمایه­ گذاری و مشارکت در پروژه ­های بزرگ بین­ المللی در حوزه ارتباطات منظومه ­های­ ماهواره­ای بسیار حائز اهمیت است.

      پی نوشت:

      [1] Low Earth orbit
      [2] قانون مور بیان می‌کند که تعداد ترانزیستورهای میکروچیپ در مدارهای الکتریکی در هر دو سال، تقریباً دو برابر و هزینه به‌کارگیری آن‌ها نصف می‌شود.
      [3] geostationary orbit
      [4] Medium Earth orbit
      [5] geodetic/space environment science
      [6] prepaid
      [7] Point
      [8] Internet Service Providers
      [9] استاندارد مربوط به تحمل شرایط آب و هوایی فضای بیرونی (خارج از محیط بسته)
      [10] Mega
      [11] OneWeb Airbus JV، SpaceX، Airbus SSTLSS/Loral، China Aerospace Science and Industry Corp،Kuiper Systems LLC (Amazon)، Kepler Communication، Colorado Space Grant Consortium Lockheed Martin، Viasat، Spire Global و O3B Boieng
      [12] U.S. Department of Defense
      [13] Federal Aviation Administration
      [14] UN's International Telecommunication Union
      [15] International Telecommunication Union
      [16] buffered
      [17] Latency
      [18] granularity
      [19] Micro-launchers
      [20] the Alén Space Matrix
      [21] Cube Satellite
      [22] Geolocation
      [23] Signal Monitoring
      [24] Real-Time
      [25] Hawthorne
      [26] Cape Canaveral
      [27] Kennedy
      [28] Vandenberg
      [29] Brownsville
      [30] constellation
      [31] Phased-array
      [32] Richard Branson، بنیان‌گذار Virgin Group که بیش از 400 شرکت را تحت کنترل دارد.
      [33] Elon Musk مدیرعامل شرکت SpaceX
      کلمات کلیدی

      شورای عالی فضای مجازی ، مرکز ملی فضای مجازی ، اینترنت ماهواره ای، نانو ماهواره ها ، مگا منظومه های ماهواره ای ، satellite internet

      منبع اصلی مقاله


      منبع درج


      منابع

      1. www.pcmag.com
      2. https://web.archive.org
      3. https://www.isoc.org
      4. http://www.circleid.com
      5. https://www.scientificamerican.com/article/the-risky-rush-for-mega-constellations/
      6. https://www.theverge.com/2018/9/28/17906158/nasa-spacex-oneweb-satellite-large-constellations-orbital-debris
      7. https://www.space.com/spacex-starlink-satellites-megaconstellation-surprise-astronomers.html
      8. https://www.theguardian.com/science/2020/jan/09/companies-plans-for-satellite-constellations-put-night-sky-at-risk
      9. https://www.independentpersian.com/node/1451/جهان-در-آستانه-ورود-به-اینترنت-ماهوره-ای
      10. Wekerle, Timo, José Bezerra Pessoa Filho, Luís Eduardo Vergueiro Loures da Costa, and Luís Gonzaga Trabasso. "Status and trends of smallsats and their launch vehicles—an up-to-date review." Journal of Aerospace Technology and Management 9, no. 3 (2017): 269-286.
      11. https://ana.ir/fa/news/10/215379/ماهواره-های-کوچک-چه-کاربردهایی-دارند
      12. https://alen.space/basic-guide-nanosatellites/
      13. https://www.gpsworld.com/innovation-navigation-from-leo/

      نظر کاربران
      نام:
      پست الکترونیک:
      شرح نظر:
      کد امنیتی:
       
تمامی حقوق برای مرکز ملی فضای مجازی محفوظ است. هر گونه کپی‌برداری از مطالب با ذکر منبع بلامانع است.