Fonctionnement de Google Loon

Google, célèbre pour ses nombreuses activités de haute technologie, a plusieurs projets en cours pour offrir une connectivité Internet à haut débit aux masses. Leur projet Google Fiber vise à fournir un service Gigabit - bien plus rapide que les vitesses de connexion auxquelles nous sommes habitués - en utilisant la fibre optique, et des pilotes de ce programme sont en cours dans plusieurs régions des États-Unis. Mais la société a un autre projet visant à offrir un accès Internet haut débit de base dans des régions qui ne l'ont pas. Et le projet utilise quelque chose que nous considérons comme low-tech - des ballons!

Le projet est nommé à juste titre Project Loon, en partie parce qu'il implique des ballons et en partie parce qu'il sonne idiot. Le plan de Google est de créer des réseaux sans fil via des ballons chargés d'équipements flottant dans la stratosphère, au-dessus des nuages. Les ballons communiquent entre eux et avec des équipements de réseau au sol et des appareils mobiles pour connecter les personnes au sol.

Project Loon est sorti des laboratoires Google X, la société connue pour d'autres projets au son fou comme les voitures autonomes, Google Glass et les lentilles de contact avec des composants informatiques. Mais aussi étrange que puisse paraître Project Loon, il y a eu des tests réussis et prometteurs du programme.

1. Google Loon Balloons
2. Équipement électronique Google Loon
3. Google Loon au travail
4. Projet Loon jusqu'à présent
5. Avantages potentiels de Google Loon

Les ballons de Project Loon ne sont pas vos ballons de fête typiques, qui ne fonctionneraient pas bien dans les conditions extrêmes à haute altitude. Les ballons de fête ne pourraient pas non plus transporter beaucoup d'équipement. L'équipe Google Loon a développé quelque chose de plus proche d'un ballon météo, conçu pour résister à des conditions atmosphériques difficiles telles que les différences de pression, les vents violents, l'exposition aux UV et les températures extrêmes, qui sont souvent bien en dessous de zéro à des altitudes plus élevées. Cela signifie qu'ils peuvent rester en l'air beaucoup plus longtemps que les ballons précédemment développés. Les différents modèles de ballons ont été surnommés d'après les oiseaux, notamment le Falcon, l'Ibis, le Grackle et plus récemment le NightHawk.

Les ballons sont en plastique polyéthylène sur l'épaisseur d'un sac à sandwich. Chaque ballon gonflé (la partie appelée «enveloppe» du ballon) mesure environ 50 pieds de largeur sur 40 pieds de hauteur (15 mètres de largeur sur 12 mètres de hauteur), avec une superficie d'environ 5 381 pieds (500 mètres carrés). Leur taille nécessite de travailler dessus dans des hangars géants, comme l'espace loué par Google à Moffett Federal Airfield en Californie.

Les ballons ont deux chambres (sorte de ballon dans un ballon), l'une intérieure remplie d'air et l'autre externe d'hélium. Des vannes et un ventilateur fixés au bas du ballon peuvent être utilisés pour pomper de l'air à l'intérieur ou à l'extérieur. L'ajout d'air au ballon interne augmente la masse et fait descendre le ballon, et la libération d'air le fait monter.

De nombreux ballons antérieurs du projet ont éclaté ou ne sont pas restés en l'air très longtemps. L'équipe a fait de grands efforts pour analyser les problèmes et apporter des améliorations. Google a fait appel à des experts en montgolfière, en aérospatiale, en textile et dans d'autres disciplines pour savoir pourquoi ils échouaient, et a embauché d'anciens militaires pour récupérer des ballons abattus (qui tombaient parfois dans des endroits difficiles d'accès).

Certains des tests ont été effectués dans des conditions extrêmes telles que celles auxquelles les ballons pourraient être confrontés dans l'atmosphère. À un moment donné, les températures ont chuté fortuitement à des températures sous le point de congélation dans le Dakota du Sud, l'un des sites de fabrication de ballons. Des tests plus récents ont été effectués au laboratoire climatique McKinley de la base aérienne d'Eglin en Floride, ce qui leur a permis de soumettre les ballons à des conditions météorologiques extrêmes, telles que des vents violents et des températures inférieures à zéro, dans un environnement de laboratoire contrôlé.

Il a été constaté que bon nombre des pannes étaient causées par de minuscules fuites difficiles à détecter. Même le plus petit trou de la taille d'une épingle réduirait considérablement le temps d'un ballon dans les airs. En raison des résultats, les coutures ont été renforcées et des protocoles de manipulation des ballons plus prudents ont été mis en œuvre, y compris les membres de l'équipe ne marchant dessus que dans des chaussettes très douces.

En plus d'améliorer la viabilité de son propre projet, les efforts de Google ont fourni des percées dans le gonflement lui-même. En raison des améliorations de conception, leurs ballons restent désormais à flot environ 100 jours. L'un est même resté un record de 187 jours et a fait le tour de la planète neuf fois [source: Raven Aerostar ]. Ce sont des temps de vol inconnus auparavant et considérés par certains experts comme impossibles.

L'équipe Loon a également beaucoup amélioré le processus de déploiement depuis le début du projet. Un équipage devait étendre les ballons sur des bâches et les déballer et les gonfler partiellement avant le lancement, et ils ne pouvaient être lancés que dans des vents de 9,7 kilomètres par heure ou moins. Mais Google a développé Autolauncher (appelé Bird House en interne), un hangar portable de 15,2 mètres de haut avec une grue automatisée pour étirer et remplir les ballons. Ils peuvent désormais être lancés dans des vents de 24 kilomètres par heure, et le travail qui prenait auparavant 14 personnes et 45 minutes prend désormais 4 personnes et 15 minutes. Ces améliorations permettent de maintenir suffisamment de ballons à flot pour former un réseau plus faisable [sources: Metz , Stone ].

Google n'envoie bien sûr pas de ballons seul. Chaque ballon a une boîte métallique d'équipement électronique suspendu au bas via un cordon avec des panneaux solaires attachés pour l'alimentation.

Chaque panneau solaire est un ensemble de cellules solaires monocristallines encastrées dans un stratifié en plastique et maintenues dans un cadre en aluminium mesurant environ 5 pieds sur 5 pieds (1,5 mètre sur 1,5 mètre) de largeur. Deux de ces panneaux sont montés face à face l'un de l'autre à des angles vifs pour capter la lumière du soleil qu'ils peuvent lorsque les ballons tournent. Ils génèrent environ 100 watts de puissance en quelques heures de plein jour, qui sont stockés dans des batteries afin que l'équipement continue à fonctionner dans l'obscurité.

La charge utile électronique comprend des équipements informatiques pour tout contrôler, des batteries lithium-ion rechargeables pour stocker l'énergie recueillie par le soleil, des unités GPS pour suivre les emplacements des ballons, des dizaines de capteurs pour que Google puisse surveiller les conditions atmosphériques et des équipements radio pour la communication sans fil avec d'autres ballons et avec des réseaux au sol. L'équipement radio comprend une station de base eNodeB LTE à large couverture, une liaison directionnelle à haut débit et une radio de secours.

Selon Google, la connectivité fournie par chaque ballon devrait couvrir une zone d'environ 40 kilomètres de diamètre au sol, avec des centaines de personnes potentiellement capables de se connecter à un ballon en même temps. L'équipe Loon a également multiplié par 10 le débit de données depuis le début du projet [source: Google ]. Ils s'attendent à ce que la couverture soit au même niveau que les vitesses typiques du réseau LTE 4G. Le chef du projet Loon, Mike Cassidy, a déclaré que leurs réseaux de ballons pourraient couvrir jusqu'à 5000 kilomètres carrés (1931 miles carrés) au sol et fournir un service à 15 mégabits par seconde sur un téléphone, ou 40 mégabits par seconde sur un MiFi. périphérique [source: Verge ].

La première couche de l'atmosphère terrestre est la troposphère, où nous vivons et où la plupart des conditions météorologiques se produisent. Les ballons flotteront dans la couche suivante, appelée stratosphère. L'extrémité inférieure de la stratosphère commence entre 4 et 12 miles (6 et 20 kilomètres) au-dessus de la surface de la planète (la plus basse aux pôles et la plus élevée à l'équateur), et la stratosphère supérieure se termine à environ 31 miles (50 kilomètres) au-dessus. la Terre . Les ballons Loon flotteront entre 11 et 17 miles (18 et 27 kilomètres), soit environ deux fois plus haut que les routes de l'aviation commerciale.

Dans la stratosphère, il y a peu de vapeur d'eau, très peu de nuages et pas de temps à proprement parler. Il fait également plus froid vers le bas et plus chaud vers le haut, ce qui empêche les gaz de monter, créant une situation où il y a des couches relativement stables à différentes altitudes. Au niveau de ces couches, le vent souffle dans différentes directions et vitesses de manière prévisible.

Google a analysé les données historiques liées au vent et les prévisions futures en cours de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) pour développer des algorithmes capables de prédire et de simuler les régimes de vent pour faciliter la navigation en ballon. Les ballons seront dirigés en ajustant le rapport hélium / air pour les élever ou les abaisser au niveau stratosphérique où le vent souffle dans la direction dont Google a besoin. Ils feront de l'auto-stop sur le vent, ce qui les rendra à la fois solaires et éoliens dans un sens.

Google a développé un système d'exploitation qu'ils appellent Mission Control pour surveiller, suivre et diriger en permanence les ballons, et même alerter les contrôleurs aériens à proximité de leur présence lorsqu'ils montent dans la stratosphère ou descendent pour atterrir. Leur logiciel de navigation a été amélioré au fil du temps, de l'envoi de commandes une seule fois par jour à toutes les 15 minutes. Mission Control peut recalculer les trajectoires de vol du ballon toutes les minutes. L'équipe Loon a également amélioré sa capacité à diriger les ballons vers des endroits spécifiques, de quelques centaines de mètres au départ à quelques centaines de kilomètres maintenant beaucoup plus précis. La navigation doit être automatisée autant que possible pour permettre le contrôle de milliers de ballons à la fois pour empêcher les réseaux de se rompre,mais il y aura toujours des gens qui utiliseront le logiciel Mission Control pour garder un œil et contrôler les choses manuellement, si nécessaire.

Google peut ramener les ballons au sol pour récupération en libérant du gaz de l'enveloppe. Le gaz peut également être évacué automatiquement si le ballon risque d'éclater. Un parachute se déploiera automatiquement si le ballon tombe trop vite. Google prévoit de récupérer les ballons et l'équipement dans la mesure du possible pour réutiliser ou recycler les composants.

L'équipement de réseau LTE attaché aux ballons fonctionnera sur les spectres cellulaires des compagnies de téléphone existantes et permettra aux ballons de communiquer directement avec les téléphones portables et les tours au sol, éliminant ainsi la nécessité d'installer des antennes au sol spéciales. Google formera des partenariats avec des entreprises de téléphonie mobile locales afin que les gens puissent se connecter via des appareils mobiles compatibles LTE. Des cartes SIM spéciales Loon seront nécessaires pour se connecter au réseau.

Les tests préliminaires, baptisés les tests Icarus, ont commencé en août 2011. Rich DeVaul, chef de projet, et son équipe ont sorti quatre ballons en latex transportant du matériel informatique Linux et un routeur WiFi depuis le réservoir de San Luis en Californie. Ils les ont suivis dans un véhicule équipé d'antennes, d'une carte WiFi et d'un analyseur de spectre pour tester le signal. D'autres tests similaires ont suivi jusqu'à ce qu'ils soient finalement en mesure de transmettre un signal d'un ballon à un autre et d'obtenir une connexion Internet dans la voiture. L'équipement aurait été dans une glacière en polystyrène pour certains des premiers tests.

En 2012, le nom de l'équipe a été changé en Daedalus (le père d'Icare). DeVaul est devenu architecte technique en chef parce qu'il préférait travailler sur les aspects techniques, et Mike Cassidy a pris la relève en tant que chef de projet. Ils ont embauché des ingénieurs aérospatiaux, des ingénieurs réseau, des spécialistes de la cartographie, des spécialistes de l'énergie, au moins un aérostier, des vétérinaires militaires et des experts en textile (y compris des couturières) pour concevoir, tester et coudre les ballons. En 2012, ils ont commencé à travailler avec la société Raven Aerostar, qui fabrique des ballons pour la NASA, entre autres, pour aider à perfectionner les ballons.

Pour augmenter les chances de récupération de l'équipement, l'équipement de test avait les mots «expérience scientifique inoffensive» avec un numéro pour appeler une récompense (mais aucune mention de Google, car il s'agissait encore d'un projet secret à ce moment-là). En octobre 2012, l'un des ballons d'essai a apparemment déclenché des rapports d'observation d'OVNIS dans le Kentucky et a finalement flotté vers le Canada, où il a été perdu.

Les premiers essais pilotes officiels ont eu lieu en juin 2013, avec trente ballons lâchés de la région de Christchurch en Nouvelle-Zélande. Ils ont parcouru environ 25 kilomètres et transporté chacun environ 22 livres d'équipement qui communiquaient sans fil avec des antennes au sol à bulbe préinstallées spéciales. Il y avait environ 50 testeurs en tout, parmi lesquels la famille Nimmo et la famille MacKenzie, qui ont été parmi les premières personnes à se connecter à Internet via un réseau de ballons. Les testeurs se connectaient à des vitesses 3G.

D'autres tests ont été effectués dans la vallée centrale de Californie, en Australie, au Chili et au Brésil, entre autres. En juin 2014, Linoca Gayoso Castelo Branco, une école au Brésil, a pu se connecter à Internet pour la première fois en utilisant les ballons équipés de la radio LTE de Project Loon en conjonction avec une antenne au sol sur le toit de l'école [sources: Levy , Simonite ]. La prochaine étape pour Google consiste à faire monter des centaines de ballons dans un anneau autour de la planète pour tester le service continu dans des zones de l'hémisphère sud. La société a quelques problèmes pour obtenir des autorisations de survol dans de nombreux endroits, donc elle teste en grande partie dans l'hémisphère sud où il n'y a pas autant d'obstacles de cette nature [source: Verge ].

En juillet 2015, il a été annoncé que Google s'associe au Sri Lanka pour fournir à l'ensemble du pays de 25000 miles carrés (64750 kilomètres carrés) et à environ 22 millions de personnes (dont la plupart ne sont pas actuellement en ligne) un accès Internet via Projet de ballons Loon, probablement au début de 2016 [sources: Gershgorn , Lavars , Yahoo ].

L'un des ballons Loon s'est écrasé contre un palmier dans une cour résidentielle d'une banlieue de Los Angeles, en Californie, en septembre 2015, pas trop loin de son site d'atterrissage prévu [source: Collman ]. Personne n'a été blessé dans l'incident mineur.

Il y a beaucoup d'endroits où le service Internet est médiocre ou inexistant, ou où beaucoup de gens ne peuvent tout simplement pas se permettre ce qui est disponible. En 2011, lorsque le projet Loon a commencé, l'Union internationale des télécommunications rapporte qu'il y avait 2,2 milliards de personnes sur Internet. En 2015, ce nombre est passé à environ 3,2 milliards [sources: Davidson , UIT ]. Malgré la forte augmentation, cela laisse encore environ 4 milliards de personnes sans accès à Internet.

Même certaines personnes ayant accès ne disposent pas d'un haut débit haut débit ininterrompu et de qualité. La connectivité depuis le ciel peut fournir des services dans des zones qui ont normalement des problèmes, comme les terrains montagneux, ainsi que dans des endroits que l' infrastructure d'Internet n'a pas complètement atteint. Les réseaux de ballons devraient être beaucoup plus faciles et moins chers à déclencher dans des endroits éloignés, y compris dans les pays en développement, que de poser des câbles et d'installer des tours de téléphonie cellulaire et d'autres équipements coûteux, ou d'utiliser des satellites de communication extrêmement coûteux . Les réseaux de ballons Google pourraient également être utilisés en cas d'urgence, par exemple pour rétablir rapidement le service Internet après qu'une catastrophe naturelle a endommagé des équipements au sol.

Les opérateurs de téléphonie mobile ont manifesté leur intérêt pour la location d'un accès aux réseaux Google Loon. Cela pourrait leur permettre d'atteindre de nouveaux clients et de fournir un meilleur service à des vitesses plus rapides dans les zones qu'ils couvrent déjà. Ce ne sera pas gratuit, mais on espère que certaines des économies de coûts pourront être répercutées sur les clients sous la forme de prix plus bas. Google s'est déjà associé à Vodafone en Nouvelle-Zélande, Telstra en Australie et Vivo et Telebras au Brésil pour les tests.

Le projet Loon pourrait être une véritable aubaine pour la société, à une époque où le fait d'être connecté au reste du monde présente d'énormes avantages. Mettre en ligne tout le monde sur la planète offrirait également des avantages à Google, qui dépend fortement des revenus des publicités et des services en ligne. Et encore une fois, l'entreprise recevrait des paiements pour accéder aux réseaux Loon.

En 2014, Google a acheté une autre société de drones à haute altitude alimentée à l'énergie solaire (apparemment sous Facebook) appelée Titan Aerospace pour aider à plusieurs de leurs projets, y compris le projet Loon et la cartographie, et ils ont acheté la société satellite Skybox Imaging et investi dans une société de vols spatiaux SpaceX. SpaceX demande la permission de lancer des milliers de petits satellites en orbite basse pour fournir un Internet haut débit au monde.

Google n'est pas la seule entreprise à essayer de fournir Internet aux gens via le ciel. Facebook a lancé son laboratoire de connectivité dans le but d'offrir un accès Internet à bas prix à un plus grand nombre de personnes dans le monde entier en utilisant des technologies telles que les satellites et les drones. Ils ont acheté une société de drones à haute altitude à énergie solaire appelée Ascenta en 2014, et ont embauché des experts en technologie de pays comme la NASA.

Être capable de se connecter à Internet permet aux gens d'accéder à toutes les ressources que le World Wide Web a à offrir, de la communication à l'éducation en passant par les opportunités commerciales. N'importe quel nombre d'entreprises peuvent obtenir des informations vitales et de nouvelles sources de matériaux et de produits. Les personnes vivant dans des zones avec peu ou pas de travailleurs de la santé pourraient potentiellement recevoir des soins médicaux virtuels. Les enseignants et les élèves peuvent accéder instantanément à du matériel pédagogique supplémentaire, et les personnes sans accès aux écoles peuvent lire des manuels ou suivre des cours en ligne. Les jeunes futurs scientifiques et inventeurs peuvent trouver des idées, des ressources et peut-être même des collaborateurs en ligne.

L'accès peut améliorer l'économie d'une région. Selon Mike Cassidy, responsable du projet de Google Loon, l'augmentation de la pénétration d'Internet d'un pays de 10% se traduit par une augmentation d'environ 1,4% du PIB par an [source: Valve ].

Google espère que Project Loon fournira un service commercial d'ici la fin de 2016.

Note de l'auteur: Fonctionnement de Google Loon

L'accès à Internet est d'une importance vitale de nos jours, non seulement pour nous faciliter la vie, mais aussi pour accéder à des services vitaux et s'intégrer en général dans la société. Nous communiquons de plus en plus en ligne et faisons d'autres choses banales comme lire les actualités, vérifier la météo, payer les factures et consommer des divertissements. Nous pouvons également acquérir une éducation (à la fois à l'extérieur et à l'intérieur des programmes scolaires) pour nous aider à améliorer nos perspectives et à rechercher des emplois bien en dehors de la zone couverte par nos journaux locaux et nos départements du travail. Le fait de ne pas avoir accès à Internet vous désavantage, je suis donc heureux que des gens cherchent à étendre sa portée à ceux qui ont jusqu'à présent été laissés pour compte. Et le fait qu'une partie du service puisse être fournie par des ballons le rend encore plus amusant.

Articles Liés