Как спутники смогут работать со смартфонами?
Спутниковая связь давно напрашивается в функционал смартфонов. Раньше об этом только мечтали, но за последние пару лет сформировалась чёткая тенденция к объединению наземной и космической связи. Уже сейчас в отдельных моделях доступна отправка экстренных сообщений через спутники. И это только начало.
В ближайшем будущем смартфоны обучат низкоскоростной и главное – двусторонней передаче данных. А в 6G спутниковая связь станет дополнением наземной инфраструктуре с предоставлением всего спектра услуг.
Хотя до сих пор многим не верится, что компактные смартфоны без внешней антенны действительно смогут полноценно работать со спутниками, проносящимися на большой высоте с космической скоростью. Сегодня мы поговорим на эту тему.
Для начала я напомню с какими уровнями сигнала имеют дело смартфоны в существующих сетях сотовой связи. В сотовой связи, да и вообще большинстве других систем связи, мощность сигнала принято измерять в dBm – децибел-милливатт. Это относительная величина, используемая для удобства.
Она показывает насколько уровень сигнала ниже или выше относительно порога в 1 мВт. К примеру, -10dBm – это 0,1 мВт. Такую мощность вы никогда не увидите в сотовой сети. Это очень много.
Самые высокие уровни, которые можно встретить возле базовой станции -40dBm – это 0,0001 милливатт. Да, такой чудовищной мощности излучения боятся радиофобы 🙂
В среднем в сотовой сети уровни сигнала колеблются в пределах -80 -100 dBm: от 10 пиковатт до 0,1 пиковатт. Минимально возможные уровни зависят от поколения сотовой связи. Для 2G – это -110dBm, для 3G -115dBm, а для 4G -140dBm.
На самом деле, позвонить или передать данные при таких низких значения приёма уже не получится, так как смартфон просто не сможет ответить. Но даже при -105dBm в 3G и -115dBm в 4G вполне можно пользоваться услугами сотовой сети.
Как вы видите, по мере развития технологий сотовой связи минимально возможные уровни сигнала снижались в десятки раз. То есть наши с вами смартфоны уже сейчас способны работать на уровнях в единицы фемтоватт.
Всё это благодаря комплексу технологий, применяемых на разных уровнях. Это и помехоустойчивое кодирование, планирование ресурсов, адаптивная модуляция, методики разнесённого приёма и передачи и много чего ещё. С ходу список всех “фишек” сотовой связи не перечислить.
Поэтому, если мы говорим об уровнях работы смартфонов с мощностью в -120 или -140 dBm – это будет всего лишь следующий тап развития. Да и возможности спутников куда выше чем у наземных базовых станциях.
Главное, что у спутников уже не будет тех ограничений по мощности излучения, которые есть у наземных базовых станций. То есть проблемы создать нормальное покрытие даже на расстоянии 500-700 км – не будет.
Второе важное преимущество – это возможность передачи и приёма с большим пространственным разнесением. Смартфон сможет работать одновременно с несколькими спутниками, находящимися в разных точках над ним. Это улучшит чувствительность системы на приём слабого сигнала от спутников.
Пожалуй, главным вызовом станет высокая скорость движения спутников относительно смартфонов. Хотя и этот фактор можно нивелировать за счёт количества спутников и увеличения ширины частотного канала.
То есть массовое использование спутниковой связи для смартфонов технически возможно уже сегодня. Но возникают другие вопросы, которые присущи сотовым системам. Например, масштабируемость системы для повышения её ёмкости.
По мере удешевления технологии количество пользователей будет расти в геометрической прогрессии. Соответственно, нужно будет наращивать группировку спутников, а делать это бесконечно – невозможно.
Также нужно решать вопрос с частотным диапазоном для такой группировки. Разные страны начнут перетягивать “одеяло”. Начнутся гонки по захвату спектра и орбит. Без международного регулирования нормального развития в этой сфере мы не увидим.
Короче говоря, вопросов много. Но сейчас спутниковая связь для смартфонов – это самая ожидаемая и перспективная технология. О ней давно мечтали. Сейчас мы доросли до неё. И что она появится – лишь вопрос времени.