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Progetto HAPS: cos'è, obiettivi, come funziona

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Progetto HAPS: cos'è, obiettivi, come funziona FASTWEB S.p.A.
I droni del progetto HAPS
Internet
Il progetto HAPS vuole portare il 5G ovunque sfruttando dei giganteschi droni a energia solare da far volare a 20 km dalla superficie terrestre

È avvenuto l'11 settembre 2019 a partire dalle 9:23 ora locale, in California presso l'Armstrong Flight Research Center della NASA, il primo volo di test del gigantesco drone HAWK30. Si tratta dell'avvio della sperimentazione di una nuova tecnologia per le telecomunicazioni chiamata "HAPS": High Altitude Platform Station.

Dietro questo progetto ci sono l'Università delle Hawaii, SoftBank, AeroVironment e Loon (cioè Alphabet, cioè Google). Ma è Softbank il partner industriale che guida HAPS e che sviluppa il drone HAWK30, grazie al quale si potrà un giorno portare la connettività LTE e 5G su vastissime aree che oggi non sono coperte dal segnale terrestre.

Nei piani di Softbank, HAPS è un sistema alternativo e integrativo rispetto alle classiche torri che ospitano i ripetitori e ai satelliti a bassa orbita e geostazionari. Un nuovo modo per portare Internet ovunque e ridurre così il digital divide in zone altrimenti difficilmente raggiungibili. Lo stesso principio che ha portato Google a creare Loon, uno dei suoi tanti "moonshot" che sperimenta l'utilizzo di palloni aerostatici per garantire la copertura Interne in alcune zone del Sud America e del sud-est asiatico.

Come funziona il sistema HAPS

Il principio su cui si basa HAPS è quello di far volare, 24 ore su 24 e 365 giorni l'anno, degli enormi droni alimentati ad energia solare (gli HAWK30, ma a breve arriveranno anche gli HAWK50), a circa 20 chilometri di altitudine, in piena stratosfera. Questi droni sono dotati di ripetitori cellulari e "sparano" il segnale verso terra garantendo un'area di copertura di forma circolare dal diametro di circa 200 chilometri.

Grazie al sistema HAPS potremo un giorno avere una copertura di rete 5G anche in aree desertiche, nelle foreste, sulle montagne e persino in mezzo agli oceani. Zone oggi irraggiungibili dalla normale rete cellulare (a meno che non si vogliano istallare ripetitori nel ben mezzo dell'oceano Pacifico o del Sahara) e che, invece, il progetto di Softbank e Google punta a "mettere online" nel giro di qualche anno.

Funzionamento del sistema HAPS

Un grande vantaggio di HAPS per la popolazione sarà quello di avere una copertura di backup, da usare in caso di catastrofe naturale con conseguente "caduta" delle torri terrestri. Al momento HAPS ha l'autorizzazione a usare la banda di frequenza dei 2 GHz, mentre le frequenze di 700-900 MHz, 1,7 GHz e 2,5 GHz sono ancora proibite dai regolamenti internazionali.

Il drone HAWK30

HAWK30 è un gigantesco drone con un'apertura alare di 78 metri. Tutta la parte superiore delle ali è ricoperta da celle fotovoltaiche, che alimentano le batterie a ioni di litio ad alta intensità. HAWK30 è stato progettato per operare nella stratosfera, quindi sopra le nuvole e dove i venti sono pressocché costanti. In queste condizioni il sole che illumina le celle fotovoltaiche riesce a ricaricare le batterie fornendo energia sufficiente per diversi mesi di funzionamento continuato.

Il "30" che fa parte del nome HAWK30 si riferisce al trentesimo parallelo: se HAWK30 operasse soltanto nella fascia geografica compresa tra il trentesimo grado di latitudine nord e il trentesimo grado di latitudine sud, allora riceverebbe abbastanza radiazione solare da restare operativo per un intero anno. Man mano che ci si allontana da questa fascia le ore di luce del giorno diminuiscono, e con esse anche l'autonomia di HAWK30. Per questo Softbank sta già lavorando a HAWK50, che sarà in grado di restare operativo tutto l'anno anche nella fascia compresa tra il cinquantesimo parallelo nord e il cinquantesimo sud.

HAWK30 è in grado di spostarsi ad una velocità massima di 110 chilometri orari, quindi può raggiungere luoghi anche abbastanza lontani rispetto al punto di decollo in poche ore. Se la timeline di Softbank verrà rispettata, dovremo attendere il 2023 per assistere alla produzione in serie di HAWK30 e al lancio dei primi servizi commerciali di telecomunicazione con sistema HAPS.

Altezza HAPS

I vantaggi di HAPS rispetto ai satelliti

Altri giganti del web e delle telecomunicazioni stanno puntando molto sulle telecomunicazioni satellitari per sopperire ai buchi di copertura delle torri terrestri. Amazon, ad esempio, ha recentemente lanciato in orbita i primi 60 satelliti del progetto Kuiper (che prevede 3.200 satelliti in totale). Lo stesso sta facendo Elon Musk, che ha già lanciato in orbita una prima decina di microsatelliti parte di una "flotta" che dovrebbe comprenderne qualche migliaio.

Secondo Softbank, però, usare i satelliti per trasmettere il segnale 5G aumenta troppo la latenza (mentre la bassa latenza è proprio uno dei vantaggi del 5G). Con il sistema HAPS, invece, il segnale deve fare molta meno strada, dato che i droni viaggiano molto più vicini al suolo rispetto ai vari satelliti, e pertanto le latenze restano basse: ai 400 millisecondi di latenza del segnale emesso da un satellite geostazionario (i più lontani dalla superficie terrestre) si contrappongono i 18 millisecondi di un satellite a bassa orbita e appena 6 millisecondi del sistema HAPS. La vicinanza alla superficie terrestre, inoltre, permette di usare meno energia per trasmettere il segnale prolungando così l'autonomia del drone e minimizzando gli effetti di interferenza tra segnali.

Giusto per fare un paragone, basta ricordare che se HAWK30 vola a 20 chilometri di altitudine i satelliti "Low Earth Orbit" si trovano a 1.200 chilometri dal terreno e quelli geostazionari addirittura a 36 mila chilometri. La copertura di HAPS, invece, è sufficientemente ampia: si stima che l'intera area del Giappone potrebbe essere coperta da appena 40 droni HAWK30.

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TAGS: #droni #5g #google

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