Характеристики группировки D2D ограничивают возможности SpaceX доминировать

Услуги связи D2D представляют собой значительный доходный потенциал для телекоммуникационных операторов, однако операторы должны понимать особенности развертывания группировок D2D, прежде чем они смогут разобраться в экономической производительности этих систем. Особенно это касается SpaceX, которая лидирует в гонке за предоставление коммерческих услуг D2D.

Спутники D2D можно размещать на низких LEO, чтобы минимизировать потери на пути сигнала, но такие группировки D2D проектируются с меньшим количеством спутников, чем группировки широкополосной связи, что приводит к изменению сетевых параметров, при которых не всегда достаточно имеющейся ёмкости или где-то она вообще отсутствует. Телекоммуникационных операторы могут использовать аналитическое программное обеспечение для оценки будущего влияния спутниковых группировок D2D на их территории, как это делает T-Mobile для предстоящего испытания своей группировки D2D в партнерстве со SpaceX в США.

Телекоммуникационные операторы используют аналитическое программное обеспечение для оценки возможностей группировок D2D и установления партнерских отношений со спутниковыми игроками

Телекоммуникационные компании проявляют все больший интерес к технологии связи D2D как к дополнительному элементу своей сети и уделяют особое внимание изучению сетевой аналитики и поиску партнеров. Одним из примеров является сотрудничество SpaceX с T-Mobile в США, которое играет решающую роль для будущего D2D.

С тех пор как Федеральная комиссия по связи США (FCC) выдала разрешение на проведение эксперимента, SpaceX запустила более 100 спутников и протестировала скорость 17 Мбит/с, создавая предпосылки для ускоренного графика запусков. Масштаб и динамика развития группировки Starlink в сочетании с частотой запусков и экономичностью SpaceX открывают оператору путь к расширению своего лидерства на рынке спутниковой широкополосной связи до рынка спутникового D2D. Партнерство SpaceX-T-Mobile было основано в 2022 году, и с тех пор сделки со SpaceX подписали и другие операторы мобильной связи, включая Entel в Чили и Перу, KDDI в Японии, One NZ в Новой Зеландии, Optus в Австралии, Rogers в Канаде и Salt в Швейцарии.

SpaceX не сможет доминировать на рынке D2D, но успех компании важен для будущего этой технологии

Эта статья посвящена испытаниям D2D компании SpaceX в США, однако следует подчеркнуть, что SpaceX не сможет победить на этом рынке, а "победитель получает все", из-за сложностей и зависимостей, связанных с технологией, регулированием, цепочками создания стоимости мобильной связи и использованием спектра.

Услуги Apple, предоставляемые в партнерстве с Globalstar, используют спектр мобильной спутниковой связи (MSS), как и спутниковые услуги 5G компании Iridium для стандартных телефонов. Однако большинство других игроков D2D (включая SpaceX) используют спектр операторов мобильной связи, для чего им требуется специальное разрешение. Lynk Global и AST SpaceMobile первыми проверили возможности обмена сообщениями D2D и широкополосной связи, соответственно используя мобильный спектр с помощью своих спутников-прототипов на орбите. Эти игроки успешно провели многочисленные испытания и заключили стратегические сделки с операторами связи, в том числе с такими крупными компаниями, как AT&T, Verizon и Vodafone.

В мае 2024 года SpaceX сообщила в письме в FCC, что запустит услуги D2D в 4 квартале 2024 года. Вероятно, SpaceX будет осуществлять запуск поэтапно, как это было с широкополосной связью Starlink, и вначале развернет услуги в северных регионах. Майкл Николлс, вице-президент по проектированию Starlink, сообщил в социальной сети X Илона Маска 1 июня 2024 года, что SpaceX запустила в мае 26 спутников D2D, что составляет более 8% от количества спутников, необходимых для первоначального предоставления услуг прямой связи с сотовыми телефонами. Это заставило многих отраслевых наблюдателей сделать вывод, что будет достаточно около 300 спутников, однако моделирование с использованием инструмента анализа группировок Non-GEO от Analysys Mason версии 4.2 (NCAT4.2) показало, что такой сценарий приведет к спорадическому обслуживанию на большей части территории США. 300 спутников могут обеспечить непрерывное обслуживание на севере континентальной части США (исключая Аляску), но только спорадическое обслуживание в южных регионах США.

Спутниковая группировка Starlink D2D, состоящая из 840 спутников, увеличит зону покрытия

Начальная группировка из 300 спутников Starlink является отправной точкой, но SpaceX планирует запустить более 800 спутников, что значительно увеличит зону покрытия. Как описано в экспериментальном STA (специальном временном разрешении) компании SpaceX, цель состоит в запуске 840 спутников (рис. 2), которые будут работать с тысячами тестовых устройств для проверки работоспособности соединения. Тестирование будет проходить в двух десятках населенных пунктов США, включая Лос-Анджелес, Калифорния; Рестон, Вирджиния; Редмонд, Вашингтон; и Даллас, Техас, с использованием тестовых устройств, управляемых T-Mobile, подключённых непосредственно к спутникам Starlink.

Предполагается, что сеть D2D, состоящая из 840 спутников, будет иметь следующие орбитальные характеристики:

• высота расположения спутников: 525 км

• наклонение орбиты: 53 градуса

• количество орбитальных плоскостей: 28

• спутников на плоскость: 30

• угол места для смартфонов: 30 градусов или выше.

С учетом этих характеристик были рассчитаны следующие показатели

Расстояние между смартфоном и спутником. От 525 км (при угле обзора 90 градусов) до 951 км (при угле обзора 30 градусов).

Задержка соединения в обе стороны. От 7 до 16 миллисекунд для односкачковой связи между смартфоном и шлюзом Starlink. В этом расчете учитывается только задержка распространения, без учета дополнительных задержек активного оборудования, таких как пакетная передача протокола и компенсация доплеровского сдвига.

Видимые спутники. В зависимости от местоположения и времени видимость может меняться. Например, в Далласе, штат Техас, в прямой видимости будет от 2 до 5 спутников D2D, в среднем 3. В Редмонде, штат Вашингтон, в зоне прямой видимости будет от 6 до 10 спутников, в среднем 7.

Время и частота прохождения спутников. Максимальное время прохождения спутников при условии минимального угла места 30 градусов для смартфонов составляет 3 минуты 20 секунд, в результате чего минимальная частота прохождения спутников - 18 в час.

Учитывая дистанцию линии связи, частотный диапазон и углы обзора, NCAT4.2 рассчитывает пропускную способность мобильного канала. Таким образом, пиковая скорость канала составит 18 Мбит/с (нисходящий канал) и 7 Мбит/с (восходящий канал) (разделяемая всем пользовательским оборудованием в зоне луча).

Результаты расчетов, приведённые на рисунке 2 соответствуют заявке STA SpaceX, предполагающей наличие 5 МГц передающих и приемных каналов в блоке PCS G. Расчеты приведены для пользовательского оборудования с параметрами, аналогичными Apple iPhone, и технических характеристик спутниковой передачи и приема, указанных в этой заявке.

По прогнозам аналитиков, в северных районах США смартфоны в основном будут подключаться при лучших углах обзора, что уменьшит потери при прохождении сигнала. Испытание само по себе даст подтверждение этому, в результате на севере качество связи будет лучше по сравнению с южными регионами, где на первых порах сервис может быть спорадическим.

Фактические результаты предстоящего испытания станут важным шагом на пути к реализации всего потенциала технологии D2D. Последствия этого выходят за рамки простого удобства, предлагая решения одной из самых насущных проблем в телекоммуникационной отрасли - всемирного покрытия мобильной связью.