雲運算連接衛星 AWS地面站服務

Andy Jassy, CEO of Amazon Web Services
AWS行政總裁Andy Jassy:2019年增至12個,每個地面站連接一個AWS區域,收費按每分鐘的Downlink時間計算。

很少人聯想到,雲運算與衛星會有何關係?AWS雲服務宣佈推出了「衛星地面接收站服務」(AWS Ground Station),全球十二個地區建立接收天線,提供數據儲存、運算、分析等服務。

AWS結合雲運算和衛星地面站服務,除了會大幅降低運作成本,也會加快數據分析處理,更快作出反應,增加有關數據的應用價值。

衛星數據的用途廣泛;企業、大學、政府,利用衛星數據作研究及公共用途;包括了氣象、救災、偵察、軍事、不少分析也有其時效,愈快分析價值愈高。

當衛星沿軌跡飛行,天線部署於軌跡範圍,衛星經過時才接收數據,營運商必須在全球多個地點,興建或租用衛星天線;還要租用專線連接地面站,傳回的數據,經多重轉換和修訂,才到數據中心處理。建立地面站的成本以百萬美元計,而多個國家租用地面站或訂立長期合約,成本相當昂貴。

全球有超過千顆衛星,在不同軌道飛行;制作衛星成本也下降,發射至低及中地球軌道,也愈來愈便宜。據聯合國統計,全球63%衛星位於低軌道飛行,收集地球觀察數據,商業價值極大。但是從衛星接收和處理數據成本,卻高踞不下。

Lockheed Martin
Lockheed Martin建立策略合作,利用Verge的小型衛星天線,可以同步兩地接收衛星訊號

雲服務結合衛星

原始數據從衛星下載後,客戶須在天線附近購買服務器、儲存、網絡傳輸,再建立業務流程,以轉化數據,傳送到員工或客戶作即時分析。

AWS會在全球建立「衛星地面站服務」,以按需租用,毋須合約,並以虛擬線路連接,可快速從衛星接收、處理及儲存遙測資料,再即時以AWS多項應用和雲服務整合數據。「地面站服務」只根據天線接收數據時間長短收費,甚至在緊急要分析數據時,才預訂天線服務,啟動相關AWS服務。

AWS已推出兩個地面站,2019年增至12個,每個地面站連接一個AWS區域,收費按每分鐘Downlink時間計算。用戶可在網上預訂使用衛星天線時間,登記接收的衛星。衛星下傳的原始模擬數據,直接通過AWS的調製解調器數碼轉化器(Modem digitizer)變成串流數據格式(例如VITA 49 baseband),作為訊號處理(Signal processing)變為位元流(Byte stream)

用戶可在該區域衛星天線設定EC2並作訊號處理,再連接至Elastic Network Interface(ENI),利用AWS的virtual private cloud (VPC),毋須利用專線接到地面站,以EC2建立qRadio等軟件調製解調器作數碼化轉換。從天線、網絡、運算、儲存,一切按需收費,可大減低地面站基建成本。

一小時減至55秒

衛星訊號經數碼轉換後,可存在當地Amazon S3,以Amazon Kinesis Data Streams和Amazon Elastic Map Reduce分析;或以SageMaker機器學習算法和模型分類或觀察,以Amazon Rekognition作圖像分析,也將衛星數據與收集自地面感應器以AWS Greengrass IoT結合,進一步完善數據集。

AWS行政總裁Andy Jassy說,AWS有多家處理衛星數據公司客戶,包括了美國太空總署(NASA);多家發展太空正試用有關服務,包括了Black SkyHawkEye、Open Cosmos、Capella Space、Lockheed Martin、Spire Global等。

aws3
明年,AWS在全球建成12個地面站;亞太區有三個。香港作為衛星地面站的業務,也必須利用雲運算以保持競爭優勢。

Maxar屬下DigitalGlobe就利用了衛星高清圖片,提供多項緊急服務;DigitalGlobe為全球提供高清地球影像、數據及分析。不少政府利用了Maxar服務輔助緊急服務;從颱風、地震、福島核電事故,影像決定了事故範圍,從加州的山火,以更迅速釐定火頭和滅火策略;大批難民經地中海,從中東逃至歐洲,機器學習鍞定了難民船,以DigitalGlobe衛星照片定位,以便救援船隻可儘快拯救。DigitalGlobe可從衛星圖像,探測非洲居民分佈國內位置,以機器學習計算交通,以助運送疫苗或人道物資。

DigitalGlobe每日下傳數據達80 TB高清影像,不少要快速獲得答案。目前DigitalGlobe下傳衛星訊號後,約60分鐘傳至雲服務作分析。DigitalGlobe首席技術官Walter Scott,以AWS地面站服務後減到少於一分鐘,遇到重大事故,包括山火和惡劣天氣,便可盡快作出反應。另一家初創Spire則以小型衛追蹤全球的船隻。

2021年,DigitalGlobe新衛星系統每天經同一區域偵察15次,下傳數據量大增,更必須AWS的地面站加雲服務平台。

AWS又跟Lockheed Martin建立策略合作,利用Verge小型衛星天線,可同步兩地接收衛星訊號,加快下傳,即使遇惡劣天氣,或其中一個地面站停頓,可為連接提供容錯,繼續接收訊號。不過現時只提供S-band服務,最後全球會提供高頻的X-band和UHF頻段,下傳速度高達500MHz。

以東京為基地的Infostellar亦是以相同原理運作,連接地面站至雲平台,以減低運作成本。去年,Infostellar的A輪融資籌得730萬美元投資,但Infostellar並不興建本身的發射站,而是與現存的地面站合作銷售。

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