Спутники прямой связи с устройствами D2D: четыре технических подхода и перспектива

Предлагаем вашему вниманию перевод заметки, опубликованной недавно на сайте Международного союза электросвязи (International Telecommunication Union, специализированной организации при ООН). Название оригинала «Спутники прямой связи с устройствами: четыре способа соединить мир»:

«В течение многих лет спутниковые сети прямого соединения с устройствами D2D (direct-to-device) воспринимались как эксперимент, расширяющий границы возможностей связи в удаленных районах или в чрезвычайных ситуациях. Сегодня же связь D2D же становится новым уровнем глобальной телекоммуникационной инфраструктуры, помогая заполнять пробелы в покрытии, и таким образом делая социально-экономическую ситуацию в мире стабильнее.

Конкурирующие концепции D2D

Можно назвать четыре совершенно разных технических подхода, объединенных общей целью обеспечения бесперебойной связи из космоса.

Globalstar

(Компания из штата Луизиана) Globalstar использует традиционную модель оператора мобильной спутниковой связи (mobile-satellite service — MSS), задействуя диапазон частот L/S (1,6/2,4 гигагерц), обычно используемый в спутниковой связи, навигации и радиолокации. Спутниковая группировка, основанная на «архитектуре изогнутой трубы», использует спутники в качестве зеркальных ретрансляторов, непрерывно передавая сигналы между наземными станциями.

Барби Пондер (Barbee Ponder), главный юрисконсульт и вице-президент по вопросам регулирования в компании Globalstar говорит:

«Учитывая, что «мозг» нашей мобильной спутниковой системы находится на земле, мы можем быстро адаптироваться к большинству технологических инноваций, просто модернизируя электронику на наших наземных станциях».

Skylo

(Калифорнийская компания) Skylo, напротив, представляет собой стратегию D2D от поставщика к получателю услуги с минимальными капиталовложениями, используя существующие геостационарные спутники. Ее облачная платформа и глобальные роуминговые соглашения обеспечивают быструю масштабируемость без затрат на запуск группировки спутников.

«Мы используем программно-определяемую (Software-defined) архитектуру, облачные технологии и модульную структуру», — поясняет Марко Кескинен (Marko Keskinen), управляющий директор Skylo Technologies в Европе.

И уточняет:

«Мы работаем в соответствии со скоростью разработки программного обеспечения, не привязаны к аппаратному обеспечению или аппаратным платформам».

AST SpaceMobile

Тем временем (техасская компания) AST SpaceMobile запустила на низкую околоземную орбиту (low Earth orbit — LEO) огромные спутники, чтобы предоставлять услуги, аналогичные широкополосному доступу, непосредственно на обычные телефоны пользователей, независимо от их близости к наземным вышкам сотовой связи. Созданные компанией спутники, каждый из которых занимает площадь более 220 квадратных метров, максимально повышают эффективность использования спектра и позволяют точно формировать зону покрытия сигнала.

«Мы можем предоставлять связь на целевые области, соблюдая границы стран», — отмечает Дженнифер Манер (Jennifer Manner), старший вице-президент по вопросам регулирования AST SpaceMobile.

SpaceX — Starlink

(Техасская компания) SpaceX, в свою очередь, расширяет свою низкоорбитальную спутниковую группировку Starlink с беспрецедентной скоростью для использования гибридного спектра (mobile-satellite service — MSS) и наземной мобильной связи (terrestrial mobile — IMT). Её глобальная сеть достигает масштабов, глубины спектра и развития услуг благодаря партнерству с местными операторами мобильной связи, что позволяет подключаться с помощью обычных, немодифицированных сотовых телефонов.

Удривольф Пика (Udrivolf Pica), менеджер по вопросам спектра и регулирования в SpaceX говорит:

«По сути, нынешние спутники Starlink — это башни сотовой связи в небе. Мы используем существующую инфраструктуру шлюзов — или, как их называют в Международном союзе электросвязи, фидерные каналы, которые быстро развертываются по всему миру, — для поддержки как нашей широкополосной связи, так и напрямую с мобильными телефонами».

Помимо этих четырех американских компаний, по всему миру появляются и другие поставщики услуг D2D, поскольку мобильные операторы и регулирующие органы разных стран готовятся к наступлению спутниковой связи, связанной напрямую с мобильными устройствами — связи D2D.

Когда границы спектра размываются

Указанные выше технические подходы позволяют глубже интегрировать спутники в мобильную экосистему связи. Однако технология D2D охватывает ранее существовавшие отдельные категории регулирования. Можно сказать, что ныне размываются границы распределения частотного спектра… При этом регуляторный аспект имеет центральное значение…

По словам Пондера из Globalstar, его компания Globalstar «десятилетиями работала над лицензированием» использования L- и S-диапазонов. По словам же Пики из Starlink, его компания Starlink стремится получить долю как наземных, так и неназемных радиочастот, чтобы «обеспечить доступ для всех, независимо от типа устройства».

От чрезвычайных ситуаций до повседневной жизни

Хотя технология D2D еще только должна стать общепринятой, что произойдет вскоре, она впервые доказала свою эффективность в кризисных ситуациях. Известные провайдеры гордятся своей репутацией в сфере экстренной телекоммуникации, поскольку их услуги обеспечили тысячи спасательных операций и восстановили сигнал для десятков тысяч устройств одновременно. Однако сейчас отрасль видит более широкие возможности для устранения застарелых пробелов в покрытии мобильной связи.

«Если у всех не будет широкополосного доступа в телефоне, то проблему цифрового неравенства решить по-настоящему никогда не удастся», — считает Дженнифер Манер из AST SpaceMobile.

В то же время, совокупность национальных ограничений может препятствовать инвестициям в крупные спутниковые группировки.

Необходимо одобрение регулирующих органов

Нормативно-правовые требования на уровне устройств часто создают препятствие для внедрения модели «от устройства к устройству».

Кескинен из Skylo отметил, что устройства его компании Skylo уже соответствуют стандартам 3GPP (3rd Generation Partnership Project) для non-terrestrial networks — NTN.

«Если устройства уже соответствуют стандарту 3GPP NTN и используют стандартный чипсет, их следует рассматривать как стандартные потребительские устройства», — утверждает Марко Кескинен из Skylo.

Технологии развиваются в режиме реального времени

Сейчас сети D2D выходят на глобальный рынок инфраструктуры и услуг, имея высокие ставки. И поскольку регулирующие органы рассматривают вопросы использования спектра, лицензирования и доступа к рынку, их решения помогут определить, насколько быстро технология D2D станет интегрированным уровнем глобальной связи».