谷歌Loon气球网络的大脑

by candido.

去年秋天，我讨论了一项测试，在测试中，我们通过7个离地20公里高的气球，建立了一个跨越1000公里的连接。把互联网从现在的地方带到更接近需要它的人的地方，这对于今年将要开始的Loon的商业部署至关重要。

虽然我讨论了创建链接以使Internet更进一步的挑战，但我没有提到这种方法带来的编码挑战。

为了理解这一挑战，思考今天的事情是如何工作的会有所帮助。当您从手机访问互联网时，您的数据会通过一组网络节点移动，例如蜂窝塔、光纤电缆或网络路由器，这些节点的位置是固定的。唯一要移动的是你，所以要管理的“移动性”的数量就在网络的最边缘。

这不是Loon的情况。因为我们的气球是随风移动的，所以它们的物理坐标相对于地面、彼此和你都在不断变化。我们不仅要管理你的机动性，还要管理我们的机动性。

假设你的手机连接到了loon，你点击发送短信。这条信息将跳上20公里到达平流层的一个气球上。然后它可能会跳过两个、三个或更多的气球，到达一个与地面站相连的气球。一旦到达那里，您的信息将通过传统的光纤连接路由到您的移动运营商。

几个小时后，您可以向同一个人发送另一条消息。但是，由于气球同时移动，它可能会跳到另一个气球上，跨越不同的气球跳到国家另一侧的另一个地面站，并通过不同的光纤连接到您的运营商。即使你在同一地点，而且你一直在线，情况也可能是这样。

由于气球移动，它们之间的连接网络必须不断变化，以便在下面提供持续的连接。

要管理这样一个网络，我们需要不断地决定哪些气球应该与哪些相邻的气球（拓扑）建立连接，以及数据包应该如何通过各种链接在网络上移动（路由）。拓扑结构不仅需要规划气球现在的位置，而且还需要规划气球将来的位置，以确保当一条路径过时时，新的路径已经就位。在给定的时间和地点，在给定的拓扑结构下，路由需要在逻辑上发生。最终目标是确保数据以有效的方式在网络中持续流动，而不会中断，即使事情在不断地移动。

管理这种复杂程度意味着我们不能只计划一次网络。我们必须不断地这样做。为了能够扩大规模，我们必须自动进行规划。

为了做到这一点，我们创造了一个网络大脑。这个定制的软件定义网络（SDN）协调了Loon的连接工作。SDN不是一个新概念，但我们构建的是一些独特的东西。它使用对我们网络中所有事物的未来状态的预测，气球、地面站，甚至天气，然后构建连接和路由数据，以优化连接速度、最小化延迟并避免网络中断。我们称之为临时空间SDN。Loon的SDN在很大程度上自主运行，以确保气球下面的人能够连接到互联网。

这个软件不仅是我们的连接性工作不可或缺的一部分，而且被证明对其他人的工作也是有用的。正如我们今天宣布的那样，全球领先的卫星运营商TELESAT选择了LOON，以使其适应LOON SDN，以支持其下一代近地轨道（LEO）全球通信卫星的开发。

与Loon的气球相似，NGSO卫星不断地与下面的地球相对运动。

气球和非地球静止轨道（NGSO）卫星之间的协同作用来自于一个共同的特征-两者都在相对地球和彼此的恒定运动中。由于这一运动，loon的互联网气球系统所面临的网络挑战也将出现在未来的NGSO通信卫星上。Loon SDN为这些系统提供了一个有前途的解决方案，并创造了混合连接途径，使互联网的覆盖范围进一步扩大。

我们很高兴能够利用我们的专业知识来帮助开发下一代全球通信卫星星座。我们认为，这是Loon通过发明和整合大胆的技术，以及气球驱动互联网的商业推广，来实现我们在世界各地连接人们的使命的另一个机会。

由于世界上大约一半的人口仍然缺乏互联网接入，因此有必要并有空间采用多种方法来解决这个问题。我们很高兴能扩大Loon提供帮助的方式。