Una nueva generación de satélites de bajo vuelo promete una "Internet desde el espacio, "que podrá cubrir incluso regiones remotas de todo el mundo. Los informáticos de ETH Zurich están proponiendo un diseño de red novedoso que podría duplicar la capacidad de red de tales sistemas.

Los satélites aún no juegan un papel importante en la infraestructura de Internet del mundo. Sin embargo, esto pronto puede estar configurado para cambiar. Dentro de la próxima década, una nueva generación de satélites podría sentar las bases de una "Internet desde el espacio, "cree Ankit Singla, profesor en el Laboratorio de Arquitectura y Diseño de Redes de ETH Zurich. Su equipo está investigando cómo mejorar el rendimiento de las redes informáticas a gran escala, incluyendo Internet.

Aprovechar los avances en tecnologías de reducción de costos en el sector espacial, los nuevos sistemas de satélites utilizarían miles de satélites en lugar de las decenas de satélites utilizados en sistemas anteriores. Estos satélites podrían conectarse entre sí mediante luz láser para formar una red. La cobertura proporcionada por estos satélites llegaría a regiones remotas que actualmente no tienen acceso a Internet o es muy limitado. ya que no están o solo están mal conectados a los cables de fibra óptica intercontinentales que alimentan Internet en la actualidad.

La carrera por la internet del cielo

Las capacidades de los satélites LEO han desencadenado una nueva, impugnada "carrera espacial, "con pesos pesados ​​como SpaceX de Elon Musk y Amazon de Jeff Bezos lanzando sus sombreros al ring. Estas empresas están desarrollando constelaciones de satélites a gran escala con miles a decenas de miles de satélites. Estos orbitarían la Tierra a velocidades de 27, 000 km / ha una altura de unos 500 km (satélites geoestacionarios:35, 768 km).

SpaceX, por ejemplo, ya ha lanzado sus primeros 120 satélites, y tiene previsto ofrecer un servicio de Internet de banda ancha por satélite a partir de 2020. Además de la cobertura global, la tecnología utilizada en "Internet desde el espacio" promete altas tasas de transferencia de datos sin retrasos importantes en la transmisión de datos:la latencia, como los científicos de la computación llaman a estos retrasos, es significativamente más bajo que el tradicional, satélites geoestacionarios, e incluso el de las líneas subterráneas de fibra óptica para comunicaciones de larga distancia.

"Si estos planes tienen éxito, sería un gran avance en la infraestructura de Internet del mundo, ", dice Debopam Bhattacherjee. El candidato a doctorado que trabaja con Singla está investigando el diseño óptimo de redes para Internet de banda ancha satelital a fin de garantizar un ancho de banda elevado, flujo de datos sin demoras. Presentará sus resultados en Florida hoy en ACM CoNEXT 2019, la Conferencia Internacional sobre Experimentos y Tecnologías de Redes Emergentes.

Nuevo diseño para redes dinámicas

Los nuevos desafíos de investigación que surgen de la "Internet desde el espacio" en comparación con la "Internet a nivel del suelo" se deben al hecho de que los satélites están en movimiento. Los satélites representan nodos a través de los cuales viajan los datos. Como los nodos basados ​​en satélites cambian constantemente su posición entre sí, forman una red muy dinámica. A diferencia de, los nodos de tránsito pertenecientes a la "Internet a nivel del suelo" no cambian su ubicación o posición. Como resultado, la infraestructura en gran parte estática de "Internet a nivel del suelo" no responde a los mismos requisitos que los de "Internet desde el espacio".

"Para implementar Internet de banda ancha por satélite, tenemos que repensar prácticamente todos los aspectos de la forma en que Internet está diseñado para funcionar actualmente, "dice Singla. Explica que como los satélites vuelan muy rápido y en densos enjambres, Se requieren enfoques más eficientes para el diseño de redes para Internet por satélite. Incluso los conceptos de diseño utilizados para redes móviles en trenes de alta velocidad, los drones y los aviones no se pueden transferir fácilmente a los satélites.

Bhattacherjee y Singla han desarrollado ahora un modelo matemático que demuestra cómo se podría mejorar fundamentalmente el diseño de la red en el espacio. Han probado su enfoque de diseño utilizando el ejemplo de SpaceX y Amazon, pero se puede aplicar independientemente de la tecnología de una empresa en particular.

Los patrones garantizan un tráfico de datos fluido

El concepto de diseño ideado por Bhattacherjee y Singla se basa completamente en la alta dinámica temporal de los satélites de órbita terrestre baja. La pregunta clave que se hicieron al principio fue:¿cómo se pueden vincular miles de satélites para lograr el mejor rendimiento de red posible? La respuesta no es fácil, ya que cada satélite no puede tener más de cuatro conexiones con otros satélites.

Intuitivamente, uno podría pensar que los satélites siempre se conectan solo a los satélites más cercanos. Según Bhattacherjee, sin embargo, esta suposición es demasiado restrictiva. Los satélites bien podrían conectarse con satélites más distantes. Para maximizar la eficiencia de la transferencia de datos, en realidad, sería más eficiente si los datos usaran conexiones más largas pero cruzaran menos nodos (satélites). Después de todo, el acto de cruzar datos a través de un nodo también consume recursos, reduciendo así los recursos disponibles para otras conexiones.

Sin embargo, Reducir el número de nodos en ruta para aumentar la eficiencia no debe comprometer la longitud de la ruta de un extremo a otro. De lo contrario, esto deteriorará la latencia. Más lejos, es importante que las conexiones entre satélites no cambien con demasiada frecuencia, ya que el establecimiento de nuevas conexiones puede llevar decenas de segundos durante los cuales no se pueden intercambiar datos.

La idea novedosa detrás del enfoque de Bhattacherjee y Singla es que las conexiones entre los satélites se construirían sobre la base de patrones repetitivos. El patrón más adecuado depende de la geometría de la constelación de satélites y del tráfico de entrada de la red. Un punto clave es que el patrón de conexión se repite en todos los satélites de la red, con todos los satélites conectados exactamente de la misma manera, y con las conexiones permaneciendo estables en el tiempo.

En el caso de SpaceX, el nuevo concepto de diseño aumenta la eficiencia de la red en un 54 por ciento en comparación con el enfoque actual; para Kuiper (Amazon), el aumento de la eficiencia es del 45 por ciento. "Nuestro enfoque podría duplicar la eficiencia de Internet por satélite, "dice Bhattacherjee en conclusión.