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Google Loon: Künstliche Intelligenz steuert Internet-Ballone

26.09.2016 | 13:12 Uhr |

Google Project Loon will selbst die entlegensten Gebiete der Erde mit dem Internet verbinden. Jetzt steuert künstliche Intelligenz die Ballone. Diese können viele Wochen ohne menschliche Eingriffe in der Luft bleiben.

Google hat bei Project Loon die Navigation verbessert. Genauer gesagt: Die Technologie, mit der die Ballons dafür sorgen, dass sie an der richtigen Position bleiben, um ein möglichst großen Gebiet auf der Erde mit dem Internet zu verbinden. Google hat hierzu seine Ballons mit künstlicher Intelligenz (AI) ausgestattet.

Die Ballons können nun auf der Basis der vorhandenen und in der Vergangenheit gesammelten Daten selbst entscheiden, wie sie die optimalen Windströme erwischen. Bevor Google diese künstliche Intelligenz einsetzte, steuerten fest einprogrammierte statische Algorithmen die Höhe und die Position. Diese konnten aber nicht auf neue unvorhergesehene Windbewegungen und Wetterphänomene reagieren.

Die Algorithmen der AI sorgen nun dafür, dass die Ballons die für sie nötigen optimalen Windströmungen selbstständig finden und ausnutzen. Hierzu steigen beziehungsweise sinken die Ballone. Sofern kein Windstrom an der gewünschten Stelle über Land verfügbar ist, steuern die Ballons sogar selbstständig hinaus auf den pazifischen Ozean, um dort den richtigen Windstrom zu erwischen und von diesem wieder an die optimale Position über dem Festland zurückgebracht zu werden. Ein Ballon hielt sich dank AI 98 Tage in der Luft.

Großräumige Erprobung in den USA

Google plant laut Businessinsider eine großräumige Erprobung von Project Loon in den USA. Das soll aus einem Antrag bei der Federal Communications Commission hervorgehen. Demnach beantragt Google die dafür nötige Funklizenz für 50 US-Bundesstaaten und Puerto Rico. Die Erprobung soll am ersten Januar 2016 beginnen und 24 Monate dauern. In dem Antrag erwähnt Google aber Loon nicht explizit.

Bereits im Oktober hatte Google mitgeteilt, dass man Google Loon im Jahr 2016 in Indonesien testen wolle. In Kooperation mit örtlichen Telekommunikationsunternehmen.

Das steckt hinter Project Loon

Google Project Loon heißt das seit rund zwei Jahren laufende ambitionierte Projekt von Google für die Internetanbindung von Regionen, in den man bisher kein Internet nutzen kann. Dazu werden Sender und Empfänger an Gasballons befestigt, die mit Smartphones und Access Points auf der Erde kommunizieren.

Datenübertragung per LTE

Bei Google Loon kommt die Mobilfunktechnologie LTE zum Einsatz: Die Smartphones auf der Erde funken ihre Daten via LTE zu den Gasballons, diese geben die Daten untereinander ebenfalls über LTE, eventuell aber auch über eine andere Funk-Technologie, weiter, bis sie schließlich von einem der Ballone wieder zur Erde übertragen und dort ins Netzwerk eingespeist werden. Neben Smartphones können auch andere LTE-Geräte als Sender und Empfänger zum Einsatz kommen. Die Datenübertragung zwischen den Ballons erfolgt laut Google mit 4 Gbit/s während die Datenübertragung zur Erde mit um die 30 Mbit/s.

Die meisten Ballone nutzen dafür die weit verbreiteten Frequenzbänder 2,2 GHz und 2,6GHz. Jeder Ballon soll laut Google einen Radius von 40 Kilometern auf der Erde abdecken können. Mit dem 700-MHz-LTE-Band bereitet Google aber gerade einen Testlauf vor, um damit eine größere Abdeckung zu erreichen.

Eisige Kälte

Die Gasballons befinden sich in rund 18,3 Kilometer Höhe über der Erde. Die enorme Höhe bringt aber extrem eisige Temperaturen mit sich: Um die -65 Grad ist es dort kalt. Das müssen die in den Ballons verbaute Mobilfunktechnik und die Batterien aushalten.
Deshalb verbaut Google die gesamte Elektronik in einem durch Styropor isolierten Container, damit die Technik warm bleibt und die Akkus möglichst lange halten.

Die enorme Kälte setzt aber dem Nylonmaterial des Ballons zu und lässt es spröde werden. Schmierstoffe wiederum werden bei diesen Temperaturen zäh und schmieren nicht mehr richtig. Zudem sind die Ballons starker ultravioletter und kosmischer Strahlung ausgesetzt und deutlichen Druck-Unterschieden während ihrer gesamten Reise. Durch die Druckunterschiede zieht sich das Helium in den Ballons zusammen beziehungsweise dehnt sich aus.

Ein Project-Loon-balloon bei einem Test im Hangar.
Vergrößern Ein Project-Loon-balloon bei einem Test im Hangar.
© Google

Die Steuerung erfolgt dadurch, dass man die Ballone steigen und sinken lässt, damit sie einen Windstrom erwischen, der sie in eine andere Richtung bläst. Sie fliegen in einer doppelt so hohen Höhe wie kommerzielle Transportflugzeuge und werden vom Wind angetrieben.

100 Tage als Standard-Einsatzdauer

Die Ballone können mittlerweile sechs Monate ununterbrochen am Himmel schweben und funken, wie der bisherige Rekordhalter mit 187 Tagen Einsatzdauer beweist. Standardmäßig plant Google aber mit einer Einsatzdauer von 100 Tagen pro Ballon am Stück. Die Experimente laufen mit Vodafone in Neuseeland, mit Telstra in Australien und mit Telefonica in Südamerika (Argentinien und Chile). Und über dem US-Bundesstaat New Mexico.

Damit Google die Position der einzelnen Ballons jederzeit kennt, funken diese ihre exakten Standortdaten über das Iridium-Satelliten-Netzwerk an Google.

Neuerdings besitzt Google sogar ein automatisches Startsystem für die Ballons. Das ist auch dringend nötig: Wenn Google aber tatsächlich alle Gebiete der Erde mit seinen Ballons an das Internet anschließen will, dann müssen Zehntausende Ballons zeitgleich in der Luft sein. Und bei einer Einsatzdauer von 100 Tagen pro Ballon müssen jeden Tag mehrere Hundert Ballons starten.

Wirtschaftlicher Nutzen für Google

Angesichts dieses enormen Aufwands stellt sich die Frage nach dem kommerziellen Nutzen für Google. Google äußert sich dazu nicht. Google will Loon aber offensichtlich nicht für Endkunden zugänglich machen, sondern sucht stattdessen Mobilfunkprovider als Partner. Unter dem Gesichtspunkt Wirtschaftlichkeit spielen natürlich auch die Kosten pro Ballon eine große Rolle: Google will nach eigener Aussage die Produktionskosten für einen serienreifen Ballon auf 10.000 US-Dollar drücken. Dieses Ziel habe man noch nicht ganz erreicht, sei ihm aber schon nahe gekommen.

Weitere Internetverbindungs-Projekte: Titan und SpaceX

Neben Google Loon gibt es mit Titan noch ein weiteres experimentelles Projekt zur Datenübertragung. Bei Titan übernehmen solarbetriebene Flugzeuge die Aufgabe der Ballone. Außerdem beteiligt sich Google an der Raumfahrtfirma SpaceX (von Tesla-Gründer Elon Musk) um ein Netz von erdnahen Satelliten für den Internetempfang aufzubauen.

Facebook testet Riesen-Flugdrohne

Facebook wiederum experimentiert mit Riesen-Flugdrohnen zur Datenübertragung: Aquila. Die 43 Meter breite Drohne soll in rund 20 Kilometern Höhe über der Erde schweben und abgelegene Gegenden mit dem Internet verbinden.

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