一堆丰满的白色空气垫漂浮在新罕布什尔州南部的一个小镇上方的500英尺。虽然Blimps是体育场上面的常见景象，但这一个似乎徘徊在新英格兰的园艺补丁中。它属于基于马萨诸塞州的Altaeros，该计划计划将像这样的系绳的航空公司转变为自动电信超级托运者，将电话和高速无线互联网提供给家庭，企业和农村社区的农场。一个超级电力可以维修相同的区域需要15到20个传统的手机塔覆盖。
Altaeros公司的首席执行官本•格拉斯说，由于高空气球是自主运行的，需要的基础设施大大减少，部署它们的成本比设置手机发射塔的成本低60%左右。这种节约可以帮助农村地区从不稳定、不可靠和慢速的服务转向超快、最先进的4G和5G网络。
“我们的目标是让农村基础设施成为所有基础设施中令人羡慕的。”
本•格拉斯，Altaeros首席执行官
自动化的地勤人员
农村宽带落后于城市的原因很简单:成本。一个2018年的研究据估计，在美国农村地区的主要机构——包括学校、医院和图书馆——安装高速光纤电缆可能要花费130亿到190亿美元。为无线宽带建造手机信号塔并不便宜。一个分析从2017年据估计，要将美国农村地区升级到4G网络，需要37500座180英尺高的巨塔，耗资近125亿美元。
格拉斯说，操作传统的浮空器也很昂贵。这些自18世纪晚期就已经存在的飞行器，通常由相当大的地勤人员管理。如果Altaeros的超级高塔是手动操作的，它将需要大约10个人来操作缆绳和绞车，把这个热气球调到正确的高度，指向正确的方向，然后把它带回地面进行维护。格拉斯说，仅机组人员就会消耗掉70%的运营预算。他和他的团队知道，为了使超级塔具有经济意义，他们必须消除对大量地勤人员的需求。
他们专注于他们的工程努力使Blimp自动运作。利用基于模型的设计与Matlab®和仿真软金宝app件®在美国，Altaeros的工程师开发了两项关键技术:一个详细的浮空器系统计算机模型，以及管理飞行器自动操作的控制软件。
计算机模型代表了物理超级塔，并提供了车辆在不同环境下不同场景下如何运行的详细分析。例如，工程师们使用这个程序来测试飞艇在风速超过每小时50英里的情况下的表现。他们分析了如果绞车上的马达发生故障，系统会如何反应。飞艇上的传感器被设计用来收集环境和系统数据，以改进和验证计算机模型，使其更加精确。
计算机模型被转换成代码，自动操作飞船的硬件。浮空器从一个由三根系绳固定的旋转平台发射。电缆固定飞艇，其中一根还提供电力和数据。不同的情况会导致浮空器采取特定的行动。例如，如果传感器发现高空强风，该系统就会将高空气球降低到风力较弱的高度。
“它不断调整方向和位置，以保持平台尽可能稳定，”格拉斯说。
如果飞艇的氦气开始耗尽，传感器就会向网络操作中心发出警报，并请求维护。格拉斯说，他设想一个人监督几十座超级大厦。
飞向未知的天空
从2016年到2017年，Altaeros对他们的自主系统进行了三次试点测试。他们使用的是一个43英尺(约合12米)高的浮空器和两个50英尺(约合12米)高的原型机，都配备了爱立信的无线电接收器和天线。在把它们发射到大约500英尺高的空中后，这些飞艇开始广播4G LTE信号。
在测试期间，玻璃和他的团队正在展望电信性能。特别是，他们分析了信号如何传播以及系统如何处理将连接的蜂窝呼叫或数据会话转移到另一个单元站点的情况而不断开它们。总的来说，他们发现LTE系统的表现良好，并且由于超级电动机的运动而没有信号或丢弃的呼叫。
“不出所料，射频传播优异，因为我们从非常高的发射，”玻璃说。玻璃表示该公司目前正在评估100英尺的商业版。
服务提供商对Altaeros正在设计的农村宽带解决方案非常感兴趣，爱立信美国公司的首席技术官G.S. Sickand说。“他们看到了价值。如果你进去，说你可以用这些基于空气观测的塔取代20个普通的宏观塔，这是非常有趣的。”他说，如果有任何犹豫的话，那是因为这个平台是全新的，完全不同于这个行业以前见过的任何东西。他认为，一旦服务提供商看到两三个空气机在运行，他们最初的沉默就会消失。
尽管Altaeros正处于商业部署的风口浪尖，但要实现这一目标也并非没有挑战。希克和说，天坛正在飞向未知的天空，他们需要克服一些操作和监管障碍。在操作方面，飞艇将需要不时下来进行维护，这意味着它将不会提供服务。Sickand说，这些活动可以安排在大多数客户睡觉的时间。
“不出所料，射频传播非常出色，因为我们从非常高的地方发出。”
本•格拉斯，Altaeros首席执行官
在伴随龙卷风和飓风的恶劣天气中，热气球也必须降落。这将导致服务在短时间内不可用，这可能会在最需要的时候取消服务。格拉斯说，Altaeros已经考虑了填补空白的策略。其他重叠的3G或4G网络可以被利用，邻近的超级塔可以向该地区广播，或者无人机可以在线提供临时服务。格拉斯指出，可能摧毁超级高塔的大风也可能破坏手机高塔及其设备。在地面上安全，未受损的超级高塔可以比修复受损的手机高塔更快地恢复网络。
“情况并不理想，但你必须在每年几次偶尔缺乏保险和完全没有保险之间进行权衡，”Sickand说。“在我看来，利远大于弊。”
Sickand说，监管障碍可能是最大的挑战。由于这架高空飞行器延伸到天空的高度比其他任何塔都要高得多，Altaeros将需要获得联邦航空管理局(FAA)和联邦通信委员会(FCC)的批准。他们还需要州和县的监管机构的许可，可能会面临一些社区的反对，因为这些社区不希望小型飞艇在他们的后院飞行。
一旦该公司证明了该解决方案的技术和经济可行性，并简化了在美国建造和批准超级塔楼的流程，他们将开始向其他国家扩展。
“我们已经从事一些全球和国际运营商来规划这种扩张进入其他市场，”玻璃说。
转变之风
Altaeros从一开始就与联邦通信委员会(FCC)和联邦航空局(FAA)密切合作，以满足联邦政府对超级塔商业运营的所有要求。获得联邦通信委员会批准的一个条件是获得联邦航空局的空域许可。奥巴马政府从20世纪60年代起就已经制定了一项针对固定气球的规定。如何一个21圣- Century Aerostat符合公司正在排序的东西。“我们希望以正确的方式确保我们以正确的方式解释这些规定，以便我们投入所有必要的安全系统，”玻璃说。他说Altaeros还选择对航空业影响最小的地点。
在农村地区建立宽带是一个高度优先事项。2015年，美国联邦通信委员会宣布，它将允许部分无线电频谱频段用于灵活的无线宽带，这一频段以前是为军事雷达保留的。2018年，FCC批准了所谓的公民宽带无线服务(Citizens Broadband Radio Service)用于LTE。委员会还制定了65亿美元可用在2018年向电信行业发起挑战，建立固定和移动宽带网络，以缩小美国的数字差距。
“在很多方面，这是做这件事的好时机，”玻璃说。
