在新罕布什尔州南部的一个小镇上，一个胖乎乎的白色浮空器漂浮在500英尺的高空。虽然在体育场上空常能看到飞艇，但这一个似乎不适合在新英格兰的一片田园风光上盘旋。它属于总部位于马萨诸塞州的Altaeros公司，该公司计划将像这样的系留式飞行器转变为自动通信系统为农村社区的家庭、企业和农场提供电话和高速无线互联网的超级塔。一个超级塔可以为15到20个传统手机塔覆盖的相同区域提供服务。
Altaeros的首席执行官本•格拉斯(Ben Glass)表示，由于高空气球是自动运行的，安装和运行所需的基础设施大大减少，因此部署它们的成本比安装手机信号塔低约60%。这种节省可以帮助农村地区从断断续续、不可靠、速度缓慢的服务转变为超高速、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羡慕的对象。”
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互联网的原因很简单:成本。一个2018年的研究据估计，在美国农村地区包括学校、医院和图书馆在内的固定机构安装高速光纤电缆可能需要130亿到190亿美元。建造无线宽带的手机发射塔也不便宜。一个分析从2017年据估计，要将美国农村地区升级到4G，需要37500座180英尺高的宏塔，并花费近125亿美元。
格拉斯说，操作一个传统的浮空器也很昂贵。这些飞行器从18世纪末就出现了，通常由相当数量的地勤人员管理。如果Altaeros的超级塔是手动操作的，它将需要大约10个人来操作缆绳和绞车，将浮空器部署到正确的高度，将其指向正确的方向，并将其带回地面进行维护。格拉斯说，仅船员一项就会消耗大约70%的运营预算。他和他的团队知道，为了让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。
他们把他们的工程努力集中在使飞船能够自主运行上。利用MATLAB进行基于模型的设计®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:一个详细的气球系统计算机模型和管理飞行器自动操作的控制软件。
计算机模型代表了实际的超级塔，并提供了车辆在不同场景下的不同环境下如何运行的详细分析。例如，工程师们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。他们分析当绞车的马达失灵时系统会如何响应。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，使其更加准确。
计算机模型被转换成代码，自动操作飞船的硬件。浮空器从一个旋转平台上发射，由三条缆绳系住。缆绳固定飞艇，其中一根还提供电力和数据。不同的情况会导致气球采取某些行动。例如，如果传感器发现高空有强烈的阵风，该系统就会将浮空器降低到风较平静的高度。
Glass表示，“它会不断调整方向和位置，尽可能保持平台的稳定。
如果飞船的氦气开始不足，传感器就会向网络操作中心发送警报并请求维护。格拉斯说，他设想一个人监管几十座超级大厦。
飞进未知的空中通道
从2016年到2017年，Altaeros对他们的自动驾驶系统进行了三次试点测试。他们使用了一个43英尺高的气球和两个50英尺高的原型机，都配备了爱立信的无线电接收器和天线。在发射到大约500英尺的高空后，飞艇开始播放4G LTE信号。
在测试过程中，格拉斯和他的团队观察了电信性能。特别是，他们分析了信号是如何传播的，以及系统如何处理在不断开连接的情况下将连接的蜂窝电话或数据会话从一个蜂窝站点传输到另一个蜂窝站点的问题。总体而言，他们发现LTE系统性能良好，没有降级由于超级塔的移动而导致信号中断或通话中断。
格拉斯说：“毫不奇怪，无线电频率传播非常出色，因为我们从非常高的地方发射，”格拉斯说，该公司目前正在评估一个100英尺的商业版本。
爱立信美国公司的首席技术官G.S. Sickand说，服务提供商对农村宽带解决方案非常感兴趣。“他们看到了价值。如果你走进来，说你可以用一个基于悬浮粒子的塔来取代20个普通的宏观塔，这是非常有趣的。”他表示，如果有任何犹豫，那是因为这是一个全新的平台，完全不同于行业之前看到的任何平台。Sickand认为，一旦服务提供商看到两三个高空气球在运行，他们最初的沉默就会消失。
尽管Altaeros正处于商业部署的尖端，但要实现这一目标并非没有挑战。Sickand说，alteros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，飞艇需要不时地下来进行维护，这意味着它不会提供服务。Sickand说，这些活动可以安排在大多数客户睡觉的时候。
“毫不奇怪，无线电频率传播非常出色，因为我们发射的信号非常高。”
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，浮筒也必须下降。这将使服务在关闭的短时间内不可用，这可能会在最需要的时候删除服务。Glass说Altaeros已经考虑了一些策略来填补空白。可以利用其他重叠的3G或4G网络，可以在邻近的超级塔(SuperTower)向该地区广播，或者让无人机上线提供临时服务。格拉斯指出，可能使超级塔搁浅的大风也可能损坏信号塔及其设备。在地面的安全保护下，未受损的超级塔可以比修复受损的手机信号塔更快地恢复正常。
Sickand说:“情况并不理想，但你必须权衡每年有几次偶尔缺乏保险和根本没有保险的情况。”“在我看来，利远大于弊。”
Sickand说，监管障碍可能是最大的挑战。由于这个高空气球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。他们还需要州和县监管机构的许可，可能会面临一些社区的阻力，这些社区不希望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，并简化了在美国安装和批准超级塔的流程，他们将开始向其他国家扩张。
格拉斯表示：“我们已经与多家全球和国际航空公司接洽，计划向其他市场扩张。”。
转变之风
Altaeros从一开始就与联邦通信委员会和联邦航空管理局密切合作，以满足联邦政府对超级塔商业运营的所有要求。获得FCC批准的一个条件是获得联邦航空局的空域许可。奥巴马政府早在20世纪60年代就制定了一项针对系泊气球的规定。如何一个21圣-世纪航空公司正在进行分类。格拉斯说：“我们希望确保以正确的方式解释这些法规，以便我们安装所有必要的安全系统。”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，将允许部分以往为军事雷达保留的无线电频谱用于柔性无线宽带。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，电信行业将建立固定和移动宽带网络，以缩小美国的数字鸿沟。
格拉斯说：“从很多方面来说，现在是这样做的好时机。”。
