ЦОД на связи со спутником

В последние годы нередко появляется информация о проектах организации ЦОДов на околоземной орбите или на поверхности Луны. Для подобных дата-центров задействование спутниковой связи очевидно и естественно. Информации об использовании спутниковых каналов для наземных ЦОДов немного. Есть ли перспективы у такого подхода?

Преимущества спутниковой связи: 

Факторы, ограничивающие использование спутниковой связи:

Существуют несколько категорий спутников, различающихся по высоте орбиты, покрытию, сроку службы и т.д. Основных категорий три:

- среднеорбитальные (Medium Earth Obit, MEO);

- низкоорбитальные (Low Earth Obit, LEO).

GEO-спутники – это база спутниковой связи. За счет того, что они вращаются с угловой скоростью, равной угловой скорости Земли, для наземного оборудования они всегда находятся в одной точке небосвода, так что ни настройки, ни автосопровождения со стороны принимающего оборудования не требуется. Эти спутники используются для передачи телесигналов, для обеспечения связью стационарных объектов, для организации магистральных каналов связи. Они служат и для предоставления услуг спутникового интернета, однако для приложений с высоким уровнем интерактивности связь через такой спутник подходит плохо – слишком велика задержка. Кроме того, предельная скорость соединения составляет 200 Мбит/с, на практике при средней загрузке спутника она не превышает 20 Мбит/с, а при полной загрузке счет идет на единицы. 

MEO – компромиссный вариант. Наиболее широко эти спутники задействуются в системах навигации. Именно к MEO относится российская группировка ГЛОНАСС, насчитывающая 24 аппарата, которые работают на высоте 19 400 км.

Самые большие надежды рынка спутниковой связи сейчас связаны с низкоорбитальными спутниками. За счет малого времени задержки они позволяют применять спутниковую связь в тех сценариях, где необходимо быстрое реагирование, – интернет вещей, онлайн-игры, телемедицина, передача данных.

Пионером использования современной низкоорбитальной спутниковой группировки, причем не только в технологическом, но и в маркетинговом плане, стала Starlink компании SpaceX. Идея принести сравнительно доступный по цене интернет в любую точку на планете, в том числе туда, где иные виды связи недоступны или чрезвычайно дороги, буквально захватила умы, и голоса скептиков, опасающихся, что большое количество спутников на орбите затруднит наземные астрономические наблюдения, потонули в общем хоре.

Обязательное условие для повсеместной доступности услуг, предлагаемых LEO-спутниками, – запуск большого количества аппаратов. Для глобального покрытия количество работающих спутников в группировке должно исчисляться тысячами. Например, в заявке SpaceX, не без сложностей удовлетворенной FCC в 2019 г., указывалось, что конечное число спутников в группировке SpaceX Starlink составит 4425. Впрочем, как заявляли в SpaceX, в будущем компания планирует на порядок увеличить количество спутников, доведя их число до 42 000. Это связано с тем, что один LEO-спутник обеспечивает весьма узкое покрытие и для охвата всей площади Земли их должно быть много.

Для работы с низкоорбитальными спутниками абоненту необходимо принимающее оборудование, способное следить за аппаратом. В системе с большим количеством спутников (например, в Starlink) реализуется иной подход: абонентский терминал оснащен электронно­управляемой антенной, которая автоматически подключается к спутнику, предлагающему лучший в данный момент сигнал, и периодически переключается со спутника на спутник. Это аналогично выбору базовой станции сотовой связи движущимся мобильным телефоном, только здесь движется не устройство, а источник сигнала.

Важная особенность низкоорбитальных группировок, за счет которой предлагаемые ими скорости сопоставимы с наземными видами связи, – способность космических аппаратов группировки связываться друг с другом через бортовые оптические (лазерные) линии связи. Такая коммуникация отменяет необходимость передавать данные через наземные станции, что обеспечивает существенный выигрыш во времени.

Что касается пропускной способности, то, например, SpaceX заявляла, что пропускная способность одного аппарата Starlink равна 17–23 Гбит/с, в среднем 20 Гбит/с.

Традиционные ниши спутниковой связи – расширение магистральных линий связи на те участки, где невозможна прокладка кабеля, передача телесигнала и иные нечувствительные к задержкам задачи. Но с развитием высокоскоростной спутниковой связи, по прогнозам аналитиков, наиболее востребованной услугой спутниковых операторов может стать доступ в интернет. Особенно актуально это будет для тех регионов, где иных способов выхода в Сеть нет или они слишком дороги. Дополнительным стимулом здесь может послужить активное развитие технологий спутниковой связи direct-to-device/direct-to-cell (D2D/D2C), когда спутниковый сигнал передается напрямую на устройство, без использования дополнительного оборудования. Такая возможность реализована, в частности, в смартфонах Apple. 

Широкополосная связь D2D/D2C может послужить стимулом к более широкому использованию спутниковых каналов на корпоративном и IoT-рынках. По прогнозам Omdia, среднегодовой темп роста подключений к спутниковому интернету вещей в 2023–2030 гг. составит 23,8%, причем такая связь будет иметь решающее значение для предприятий, развертывающих IoT-устройства в удаленных районах или в океанах. 

Если интернет появится в тех районах, где нет иной связи, кроме спутника, то ЦОДам, заинтересованным в том, чтобы обрабатывать данные максимально близко к месту генерации данных, тоже есть смысл присмотреться к этому виду связи. Конечно, речь идет не об огромных гипермасштабных дата-центрах, а о небольших объектах. Тем более что, по некоторым прогнозам, именно небольшие edge-ЦОДы будут активно развиваться – уже в 2025 г. на них может прийтись до 30% роста рынка центров обработки данных.

На рынке и сейчас есть prefab-ЦОДы, адаптированные для работы со спутниковой связью. Так, еще в 2021 г. Microsoft выпустила контейнерный ЦОД Azure Modular Data Center (MDC), который позиционировался как решение, позволяющее из любой точки получить доступ к вычислительным мощностям облака Azure. Дата-центры были разработаны в рамках проекта Azure Space, над которым Microsoft работала в партнерстве со SpaceX. Для объектов предусматривалась возможность использования как волоконно-оптической, так и спутниковой связи.

В 2023 г. стартап Armada из США привлек крупные инвестиции на развитие производства защищенных автономных модульных ЦОДов Galleon, оснащенных подключением к Starlink. По заявлению компании, в сфере периферийных решений генерируются огромные объемы данных, но им не находится практически никакого применения из-за того, что модульные ЦОДы зачастую разворачиваются в локациях, где фиксированных линий связи нет, например, в местах добычи полезных ископаемых. Использование спутниковой связи поможет исправить ситуацию и не только улучшит обмен данными, но и даст стимул развитию промышленного интернета вещей.

Японская судоходная компания Mitsui OSK Lines планирует в 2027 г. ввести в эксплуатацию плавучий дата-центр мощностью 20–73 МВт и рассматривает спутниковую связь как одну из опций для передачи данных, чтобы ЦОД-корабль был способен работать в океане, вдалеке от ВОЛС. 

Интересный опыт был поставлен в 2024 г. в России. Компания RUVDS запустила в Арктике, в лагере «Барнео», находящемся на дрейфующей льдине, дата-центр, где в качестве основного канала связи использовался собственный пикоспутник RUVDS «Стратосат-ТК-1-Д», а резервный канал связи был организован через спутниковую систему Iridium. Эксперимент был вскоре завершен из-за нештатной ситуации, потребовавшей эвакуации лагеря, однако в целом признан успешным.

Как видим, ЦОДы присматриваются к спутниковой связи – потенциал у данного вида коммуникации большой, недостатки преодолимы, а достоинства существенны. Используя локальную генерацию и спутниковую связь, ЦОД может стать полностью автономным – с учетом непростой ситуации на рынке электроэнергии и все чаще возникающих сложностей с наземной связью, как фиксированной, так и мобильной, это выглядит привлекательно. Возможно, с дальнейшим развитием высокоскоростного спутникового интернета этот вид связи перестанет быть в ЦОДах экзотикой. 

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!