Что ждет спутниковую связь D2D?

Хотя эти подходы различаются выбором формы сигнала радиоинтерфейса и бизнес-модели, их объединяет общая цель — расширение повсеместного подключения в местах с ограниченным покрытием.

Стратегия D2D, основанная на спектре оператора мобильной сети (MNO), имеет многообещающий бизнес-кейс, поскольку она снижает барьер для входа на большой рынок существующих устройств. Однако она сталкивается со сложными нормативными проблемами, которые возникают из-за совместного использования спектра и потенциального создания помех существующим наземным услугам. В США нормативная база FCC "Дополнительное покрытие из космоса" предоставляет спутниковым операторам разрешение на повторное использование наземного спектра, если они соблюдают требования непричинения помех.

Европа сохраняет осторожность из-за плотного наземного покрытия и перегруженности спектра, что требует зон отчуждения, которые снижают способность D2D предоставлять услуги в небольших пробелах покрытия и вдоль многих национальных границ. Следовательно, D2D в спектре MNO идеально подходит для расширения покрытия на большие необслуживаемые и малонаселенные районы в США, Канаде и Австралии, а также на развивающиеся регионы с ограниченным развертыванием сотовой связи. Ведущие операторы D2D добились огромного прогресса за последний год: Starlink запустила в космос более 400 спутников, а AST SpaceMobile — пять спутников. Недавно Starlink объявила о запуске бета-версии услуг обмена сообщениями D2D с T-Mobile, а AST SpaceMobile совершила революционный видеозвонок с Vodafone. Starlink намерена запустить услуги передачи данных и IoT в 2025 году, а позже — голосовые.

Операторы MSS, использующие выделенный спутниковый спектр, избегают проблем с помехами MNO, что упрощает развертывание. В этом лагере есть те, кто использует устаревшие спутниковые сигналы для предоставления услуг, примерами служат партнерства Globalstar с Apple для отправки SOS-сообщений и Iridium с Qualcomm, которое провалилось из-за отсутствия поддержки со стороны экосистемы мобильных телефонов.

С другой стороны, некоторые операторы MSS используют более дальновидный подход, запуская услуги D2D на базе 5G NTN. Viasat в сотрудничестве со Skylo развертывает услуги обмена сообщениями 5G NTN NB-IoT через GEO с микросхемами от MediaTek, Sony и Qualcomm, поддерживаемыми телефонами от таких компаний, как Google и Samsung. Terrestar Solutions Inc. из Канады также недавно объявила о начале развертывания услуг 5G NTN NB-IoT через свой существующий спутник GEO.

Массовое внедрение услуг 5G NTN D2D было медленным, в основном, потому что базовые услуги передачи голоса, данных и обмена сообщениями, к которым мы привыкли, возможны только через группировки на LEO. Существует неопределенность относительно готовности абонентов платить за услуги обмена сообщениями на основе GEO, выходящими за рамки оповещений SOS, в основном из-за неудачного пользовательского опыта/ низкого качества услуг. Бюджет связи группировки LEO намного лучше, чем GEO, и позволит предоставлять услуги типа 4G непосредственно на телефоны, что изменит правила игры.

Благодаря недавним публикациям 3GPP, посвященным NTN, мы наблюдаем рост интереса к "регенеративной" архитектуре LEO с межспутниковыми связями, которая обеспечит возможность предоставления услуг более высокого класса и откроет больше возможностей для экономически эффективного использования по сравнению с традиционными прозрачными архитектурами спутников – ретрансляторов, осуществляющих возврат данных обратно на Землю только с усилением и переключением частоты с восходящей на нисходящую линию связи.

Новые услуги 5G NTN требуют оптимизированных телефонов для спутниковых каналов связи, чтобы обеспечить улучшенные характеристики, необходимые для предоставления услуг типа 4G пользовательского качества. В TTP мы сталкиваемся с постоянными инженерными компромиссами как в спутниковой сети, так и в конструкции телефона. Ключевой проблемой является необходимость в высоком EIRP (эффективная изотропно излучаемая мощность) для поддержания сильного бюджета канала связи. Однако нормативы SAR (удельный коэффициент поглощения) ограничивают мощность передачи, сокращая запасы канала связи. Современные телефоны интегрируют несколько беспроводных технологий (Wi-Fi, Bluetooth, NFC), оставляя мало места для спутниковых антенн с высоким коэффициентом усиления. В результате для достижения высокого EIRP необходимы энергоемкие усилители, что приводит к перегреву.

Инженеры должны тщательно сбалансировать пространство, усиление антенны и энергопотребление, чтобы соответствовать требованиям SAR и EIRP. Terrestar Solutions Inc. недавно анонсировала "Sat Companion", разработанное в сотрудничестве с TTP и Bittium дополнительное устройство - насадку к стандартному смартфону, которое решает эти проблемы и обеспечивает прямую связь 5G NTN с мобильными устройствами по каналу GEO.

Еще одним узким местом является интеграция с наземными сетями, которая позволит операторам NTN использовать MNO в качестве маршрута для выхода на рынок своих услуг. Хотя архитектура 5G в принципе может обрабатывать спутниковый доступ как любой другой радиоузел 5G, существует много нерешенных вопросов, касающихся соглашений о роуминге, путей аутентификации, безопасности и оптимизации работы пользователя. Некоторые операторы могут выбрать упрощенное решение, рассматривающее D2D как подмножество роуминга, в то время как другие предпочитают более глубокую интеграцию для достижения более бесшовного пользовательского опыта. В любом случае, только посредством крупномасштабных коммерческих пробных развертываний отрасль может проверить эти подходы на надежность и масштабируемость.

Операторы MSS изначально сосредоточатся на обмене сообщениями и IoT через GEO и небольшие группировки LEO. Спутниковый резерв для чрезвычайных ситуаций и использования с низкой пропускной способностью развивается, подпитываемый спутниковыми сообщениями Apple и Skylo в стандартных телефонах. Ожидается, что это станет общей функцией среди основных поставщиков телефонов. По мере появления более крупных группировок 5G NR NTN на LEO и оптимизированных для работы со спутниками 5G-телефонов последует массовое внедрение расширенных широкополосных услуг D2D.

Наличие движущей силы для бурного развития коммерческих услуг D2D неоспоримо, и аналитики TTP считают, что AST SpaceMobile и Starlink значительно опережают операторов MSS. В течение года они прогнозируют, что число партнерских соглашений между MNO и такими игроками, как Starlink и AST SpaceMobile будет расти, чтобы начать тестирование D2D услуг, а некоторые регуляторы разрешат их коммерческое использование. Также ожидается, что операторы MSS примут вызов и начнут коммерческое развертывание услуг 5G NTN на существующих спутниках, а также одно или два объявления о потенциальной глобальной сети на LEO.

Прогресс внедрения широкополосных услуг 5G NTN NR на LEO в Ku- и Ka-диапазонах также набирает обороты, как это было продемонстрировано в недавнем заявлении Eutelsat и MediaTek. Eutelsat был первым спутниковым оператором, продемонстрировавшим работу 5G NTN в коммерческом развертывании Ku-диапазона с использованием коммерческой микросхемы от MediaTek, что проложило путь для будущих группировок 5G NTN.

Путь вперед ясен: если технические элементы будут объединены, D2D станет тем самым преобразующим явлением, которое наконец заполнит пробелы в покрытии, долгое время находящиеся вне досягаемости наземной инфраструктуры.