El competidor de Amazon de SpaceX Starlink está pasando por la fase de desarrollo de prototipos, con la empresa anunciando ayer que ha “completado el desarrollo inicial de la antena para nuestro terminal de cliente de bajo costo”.
Amazon dijo que su “antena de arreglo en fase de banda Ka se basa en una nueva arquitectura capaz de ofrecer banda ancha de alta velocidad y baja latencia en un factor de forma que es más pequeño y liviano que los diseños de antenas tradicionales” y el “prototipo ya está ofreciendo velocidades hasta 400 Mbps “. El rendimiento mejorará en versiones futuras, dijo Amazon.
Amazon recibió en julio la aprobación de la Comisión Federal de Comunicaciones para lanzar 3236 satélites en órbita terrestre baja. La compañía dice que planea invertir más de $ 10 mil millones en su división de banda ancha satelital, a la que llama Proyecto Kuiper.
Antenas de banda Ka
Para reducir los costos de producción, Amazon dijo que debe “disminuir el tamaño, el peso y la complejidad” de la antena. Pero esto es difícil con Banda Ka equipo, que necesita “más separación física entre las antenas de transmisión y recepción para cubrir su amplio rango de frecuencia”, dijo Amazon. “Por esta razón, las antenas de banda Ka heredadas colocan la antena de transmisión y la antena de recepción una al lado de la otra, lo que requiere una superficie más grande y aumenta los costos de producción”.
Amazon dijo que su solución es utilizar “pequeñas estructuras de elementos de antena para superponerse una sobre otra. Esto nunca se ha logrado en la banda Ka … Nuestro diseño utiliza una combinación de componentes digitales y analógicos para dirigir electrónicamente los haces de la banda Ka hacia satélites que pasan por encima “. Este método permitió a Amazon crear una “antena de matriz en fase de apertura única que mide 12 pulgadas de diámetro, lo que la hace tres veces más pequeña y proporcionalmente más liviana que los diseños de antenas tradicionales”, dijo la compañía.
Las presentaciones de la FCC dicen que el plan satelital de Amazon exige el uso de frecuencias de 17.7-18.6GHz y 18.8-20.2GHz para comunicaciones espacio-Tierra, y 27.5-30.0GHz para transmisiones Tierra-espacio.
La antena “pasó todas” las pruebas
Amazon dijo que ha probado el prototipo con un satélite geoestacionario, aunque utilizará satélites terrestres bajos cuando finalmente ofrezca banda ancha a los clientes.
“Los ingenieros de Amazon han probado la antena en múltiples entornos para asegurarse de que cumplirá con los estándares de velocidad y rendimiento de los clientes”, dijo la compañía. “La antena ha superado todas las pruebas correspondientes de velocidad y latencia, ofreciendo un rendimiento máximo de hasta 400 Mbps y transmisión de video de calidad 4K desde un satélite geoestacionario (GEO), que está estacionado a una altitud aproximadamente 50 veces más lejos de la Tierra que donde Project Se desplegarán los satélites Kuiper “.
Un empleado de Amazon trabajando en el prototipo de antena.
La antena está siendo diseñada y probada en las nuevas instalaciones de investigación y desarrollo de Amazon en Redmond, Washington. Amazon está contratando para numerosos puestos vacantes en Project Kuiper.
Amazon también publicó una entrevista con Nima Mahanfar, gerente senior de desarrollo de antenas del Proyecto Kuiper. Proporcionó más detalles sobre cómo Amazon combinó antenas de transmisión y recepción:
El avance clave fue combinar antenas de transmisión y recepción en fase en una sola apertura. Esto se puede hacer en otras bandas de frecuencia, pero el Proyecto Kuiper planea operar en la banda Ka, que tiene frecuencias de transmisión y recepción que están mucho más separadas unas de otras. Esto hace que sea difícil, casi imposible de hecho, combinar transmisión y recepción en una sola apertura. Los arreglos en fase son una clase de sistema de radiación, donde múltiples antenas (podrían ser dos, podrían ser miles) están en la misma apertura, creando un haz enfocado de ondas de radio. La distancia entre las antenas, o la relación entre estas antenas, se decide por la frecuencia. Si las frecuencias están próximas entre sí, como con la banda Ku, puede combinar la función de transmisión y recepción en una sola y funciona. Cuando las frecuencias están muy separadas, como con Ka-Band, es mucho más difícil utilizar la misma celosía para ambas. Esto nunca se había hecho antes, hasta ahora.
Nuestro diseño involucra cientos de antenas en cada apertura, con antenas receptoras operando a 18 a 20 gigahercios (GHz) y antenas transmisoras operando a 28 a 30 GHz. Nuestro avance se produjo al darnos cuenta de que podíamos llegar a un solo entramado observando cada elemento de antena de manera única, lo que ayuda a reducir el tamaño y el costo de toda nuestra terminal.
A pesar de esa complejidad, la antena debe ser lo suficientemente simple como para ser “producida en masa por los principales fabricantes de placas de circuito, lo que nos permite aprovechar las economías de escala y producir millones a bajo costo”, dijo Mahanfar.
Amazon prioriza las velocidades de descarga
Amazon tuvo que equilibrar las compensaciones entre las capacidades de transmisión y recepción, y Mahanfar dijo: “Siempre pecamos de mejorar el rendimiento de recepción” para garantizar buenas velocidades de descarga. “En el lado de la transmisión, si compromete el rendimiento, siempre puede aumentar un poco la potencia transmitida”, agregó.
En el futuro, Mahanfar dijo que cree que Amazon puede hacer que la tecnología de matriz en fase sea más asequible “mediante el desarrollo de nuevas tecnologías y arquitecturas que podrían ser fundamentalmente diferentes del enfoque actual”.
También discutió brevemente la tecnología de matriz en fase que Amazon está construyendo para los satélites que lanzará al espacio. “Resolver los desafíos de energía en el espacio es difícil y disipar el calor de esa energía es aún más difícil”, dijo. “No hay aire para enfriarlo. Por lo tanto, tener un sistema de bajo consumo que pueda proporcionar muchos gigabytes de servicio a los clientes es clave. ¿Cómo podemos reducir el consumo de energía de estos arreglos en fase espaciales? Ese es otro de los grandes desafíos que enfrentan cualquiera que despliegue antenas de arreglo en fase en órbita terrestre baja “.
Amazon no proporcionó ninguna actualización sobre cuándo Kuiper estará listo para los clientes. Las reglas de la FCC dan a Amazon seis años para lanzar y operar el 50 por ciento de sus satélites con licencia, con una fecha límite del 30 de julio de 2026. Amazon tendría que lanzar el resto de los satélites con licencia antes del 30 de julio de 2029. Amazon dijo anteriormente que planea hacerlo. ofrecer banda ancha a los clientes “una vez que se lancen los primeros 578 satélites”.
Los satélites SpaceX Starlink ya están entregando banda ancha a los clientes beta, y la compañía promete velocidades iniciales de 50 Mbps a 150 Mbps y latencia de 20 ms a 40 ms. SpaceX dijo que planea mejoras significativas de rendimiento para el verano de 2021. Consulte nuestra cobertura anterior para obtener detalles e imágenes del terminal de usuario de SpaceX, conocido como “Dishy McFlatface”.
Amazon también está detrás de OneWeb, que recientemente salió de la bancarrota y está planeando el lanzamiento de satélites este mes y “durante 2021 y 2022”. OneWeb ayer anunció un trato en el que Hughes Network Systems, un proveedor de satélite tradicional, “producirá la electrónica de puerta de enlace para el sistema OneWeb, así como el módulo principal que se utilizará en cada terminal de usuario”.