eng
Выпуск #6/2025
О.А.Иванов, Е.Е.Девяткин, В.О.Тихвинский, А.С.Пастух, Д.И.Калугина
Гибридные наземно-спутниковые системы связи на геостационарных орбитах: анализ состояния и тенденций развития
Гибридные наземно-спутниковые системы связи на геостационарных орбитах: анализ состояния и тенденций развития
Просмотры: 1026
DOI: 10.22184/2070-8963.2025.130.6.34.40
Проводится анализ современных интегрированных гибридных наземно-спутниковых систем для достижения глобального покрытия систем мобильной связи. Особое внимание уделено реализованным проектам спутниковой связи прямого доступа через космические аппараты на геостационарной орбите (ГСО), которые позволяют использовать обычные смартфоны без дополнительного оборудования: Tiantong, Skylo. Рассмотрены преимущества и ограничения двух ключевых сценариев построения архитектуры гибридных наземно-спутниковых систем: на основе спутниковых группировок на низкой орбите (НГСО) и систем на геостационарной орбите. В заключение обсуждаются перспективы внедрения аналогичных технологий в России для обеспечения связи с использованием отечественных спутниковых группировок.
Проводится анализ современных интегрированных гибридных наземно-спутниковых систем для достижения глобального покрытия систем мобильной связи. Особое внимание уделено реализованным проектам спутниковой связи прямого доступа через космические аппараты на геостационарной орбите (ГСО), которые позволяют использовать обычные смартфоны без дополнительного оборудования: Tiantong, Skylo. Рассмотрены преимущества и ограничения двух ключевых сценариев построения архитектуры гибридных наземно-спутниковых систем: на основе спутниковых группировок на низкой орбите (НГСО) и систем на геостационарной орбите. В заключение обсуждаются перспективы внедрения аналогичных технологий в России для обеспечения связи с использованием отечественных спутниковых группировок.
Теги: direct-to-device ground-satellite communication systems satellite communications skylo tiantong наземно-спутниковые системы связи спутниковая связь
Гибридные наземно-спутниковые системы связи на геостационарных орбитах: анализ состояния и тенденций развития
О.А.Иванов, к.воен.н., и.о. генерального директора ФГАУ "Национальный исследовательский центр телекоммуникаций им. М. И.Кривошеева" (НИЦ Телеком),
Е.Е.Девяткин, к.э.н., директор Центра исследования перспективных беспроводных технологий связи ФГАУ НИЦ Телеком / edevyatkin@niir.ru,
В.О.Тихвинский, д.э.н., академик РАЕН, проф. МГТУ им. Н.Э. Баумана и СевГУ, главный научный сотрудник ФГАУ НИЦ Телеком / vtniir@mail.ru,
А.С.Пастух, начальник лаборатории ФГАУ НИЦ Телеком / a.pastukh@niir.ru,
Д.И.Калугина, специалист ФГАУ НИЦ Телеком / kaluginadi@niir.ru
УДК 621.396, DOI: 10.22184/2070-8963.2025.130.6.34.40
Проводится анализ современных интегрированных гибридных наземно-спутниковых систем для достижения глобального покрытия систем мобильной связи. Особое внимание уделено реализованным проектам спутниковой связи прямого доступа через космические аппараты на геостационарной орбите (ГСО), которые позволяют использовать обычные смартфоны без дополнительного оборудования: Tiantong, Skylo. Рассмотрены преимущества и ограничения двух ключевых сценариев построения архитектуры гибридных наземно-спутниковых систем: на основе спутниковых группировок на низкой орбите (НГСО) и систем на геостационарной орбите. В заключение обсуждаются перспективы внедрения аналогичных технологий в России для обеспечения связи с использованием отечественных спутниковых группировок.
Введение
Сегодня телекоммуникационные сети операторов мобильной связи обеспечивают надежное покрытие лишь в густонаселенных районах планеты, оставляя без доступа к сотовой связи и интернету около 85% территории Земли. В условиях растущей цифровой трансформации общества и экономики такое ограничение становится серьезным барьером для социального и экономического развития удаленных регионов.
Классические спутниковые системы частично решают эту проблему, но им присущ ряд недостатков: высокая стоимость развертывания и обслуживания, недостаточная совместимость с наземными сетями мобильной связи и необходимость использования специализированных терминалов. На этом фоне все большую актуальность приобретают гибридные наземно-спутниковые системы, интегрирующие спутниковую и наземную инфраструктуру этих сетей. Их цель – обеспечить глобальное покрытие, сохранив при этом эффективность и доступность услуг для пользователей.
Существуют два основных направления развития гибридных наземно-спутниковых систем мобильной связи [1].
Низкие и средние негеостационарные орбиты (НГСО)
Этот подход активно используется компаниями SpaceX (сеть Starlink), Lynk и AST SpaceMobile. Их цель – создание орбитальных группировок из сотен и даже тысяч спутников, движущихся вокруг Земли с высокой скоростью.
Преимущества:
Недостатки:
Геостационарная орбита (ГСО)
В отличие от спутников НГСО, спутники на геостационарной орбите находятся в фиксированной точке относительно поверхности Земли на высоте около 36 тыс. км. Для обеспечения глобального покрытия достаточно трех-четырех КА.
Преимущества:
Недостатки:
К числу спутниковых операторов, активно работающих с группировкой ГСО, относятся компании China Telecom (Китай), Skylo, ViaSat и EchoStar [3].
Система Tiantong
Идея создания китайской спутниковой системы Tiantong (в переводе "Соединение с небом") появилась после разрушительного землетрясения в Сычуане в 2008 году, когда внезапно обрушившаяся на регион катастрофа привела к отказу всех видов наземных систем связи. В минуты, когда приходилось полагаться лишь на арендуемые иностранные спутниковые каналы, было решено: стране необходимо создать собственную систему мобильной спутниковой связи – для жизнеобеспечения экстренных операций, а также военных и гражданских нужд. Спутники системы Tiantong представлены в табл.1 [4].
Система Tiantong-1 – это первая в Китае система мобильной спутниковой связи. Она включает три компонента:
космический сегмент – три спутника на геостационарной орбите;
наземную инфраструктуру (систему управления, шлюзы, станции обслуживания);
абонентские терминалы (спутниковые телефоны и другие абонентские устройства).
Система обеспечивает круглосуточную всепогодную связь – оказание голосовых услуг, SMS, передачу данных – в пределах Китая, прилегающих стран Азии, Ближнего Востока, большей части Тихого и Индийского океанов, а также части Африки.
Зоны обслуживания каждого спутника, входящего в систему Tiantong, представлены на рис.1.
Система Tiantong уже используется для предоставления спутниковой связи в Китае, в том числе в специально выделенном диапазоне с номером, имеющем префикс 1740. Начиная с августа 2023 года. смартфоны компании Huawei серии Mate 60 (Mate 60, Mate 60 Pro и др.) поддерживают функцию спутниковых звонков через систему Tiantong без использования дополнительных устройств наземной инфраструктуры системы. В мае 2024 года оператор China Telecom инициировал запуск услуги direct-to-phone (D2P) для пользователей Гонконга, которые могут пользоваться услугами спутниковой связи без замены SIM-карт или номеров. Это стратегическая точка для расширения предоставления услуг в международных регионах, включая Макао, Юго-Восточную Азию, страны проекта "Один пояс – один путь", входящего в проект "Экономический пояс Шелкового пути". Сеть уже охватывает примерно 17 стран, включая КНР и Юго-Восточную Азию. Система Tinatong работает в S-диапазоне [5]. В табл.2 показаны используемые системой Tinatong полосы частот в линиях связи "Земля-космос" и "космос-Земля".
Благодаря реализованному взаимодействию с сетями местных сотовых операторов система Tiantong обеспечивает владельцам мобильных телефонов услугу прямого доступа к сети спутниковой связи. Мобильные абоненты могут совершать речевые звонки, отправлять сообщения и передавать данные, сохраняя привычную SIM-карту и номер. Для работы через спутники Tiantong операторы должны иметь партнерское соглашение с China Telecom.
Стоимость предоплаченных пакетных услуг спутниковой мобильной связи в системе Tiantong в КНР составляет 100 юаней (порядка 1100 рублей), в пакет входят 30 SMS-сообщений и 30 мин голосовой связи.
На сегодняшний день доступно более 30 моделей смартфонов от ведущих мировых производителей, которые обеспечивают связь со спутниковой системой Tiantong. В частности, абонентские устройства совместимые с этой системой выпускают такие вендоры, как Huawei, Xiaomi, OPPO и ZTE.
Система Skylo
Другим примером спутниковой связи прямого доступа через космические аппараты на ГСО является оператор Skylo, который подключает смартфоны и узкополосные устройства Интернета вещей к партнерским спутникам, предлагая расширенное покрытие для наземных сетей мобильной связи без необходимости в дополнительном оборудовании.
Skylo является оператором услуг узкополосной неназемной сети NTN, который подключает абонентские мобильные устройства сотовой связи к спутникам. Компания устраняет пробелы в покрытии наземных мобильных сетей, предлагая плавное переключение между спутниковыми и сотовыми сетями мобильной связи для смартфонов, носимых абонентских устройств, подключенных автомобилей и IoT-устройств.
Компания заключила более 40 партнерских соглашений с поставщиками чипсетов и абонентских устройств, а также с операторами спутниковой связи. Официальный коммерческий запуск сети радиодоступа (RAN) оператора Skylo c предоставлением услуг спутниковой сети начались в апреле 2023 года. В настоящее время сеть работает на площади более 50 млн кв. км по всему миру и поддерживается наземными станциями в 35 странах на четырех континентах. Зона обслуживания услугами узкополосной связи в спутниковых партнерских сетях оператора Skylo приведена на рис.2.
Оператор Skylo в целях подключения к спутниковым партнерским сетям создал собственную серверную инфраструктуру, которая значительно упрощает для операторов мобильной связи внедрение технологии прямого доступа через спутники ГСО. Архитектура сети Skylo представлена на рис.3.
Компания Skylo не использует собственную спутниковую группировку, а работает в партнерстве с существующими операторами, такими как Viasat, Ligado Networks и EchoStar. Для обеспечения связи спутниковые партнерские сети применяют лицензированный спектр подвижной спутниковой службы. Для передачи данных используются полосы с нумерацией Партнерского проекта 3GPP n255, n256 и n23, как показано в табл.3.
На рис.5 приведен пример зоны обслуживания одного из КА, через который осуществляет предоставление услуг D2D (direct-to-device) оператор Skylo, – EchoStar 21, работающего в полосе частот n256.
Как видно из рисунка, в настоящий момент спутник EchoStar-21 обслуживает страны Европы. Космические аппараты Inmarsat (ViaSat) имеют возможность предоставлять услуги D2D на глобальном уровне.
Оператор Skylo также имеет партнерские соглашения с компаниями – производителями абонентских устройств Google, CAT, Motorola, uleFone и Samsung, и новые модели указанных производителей поддерживают услугу D2D. Список поддерживаемых смартфонов приведен в табл.4.
Перспективы применения ГСО для гибридных наземно-спутниковых систем
Анализ возможностей и технических особенностей спутниковой системы связи Tiantong и системы оператора Skylo показывает, что для предоставления услуг мобильной связи через существующие космические аппараты на геостационарной орбите применяются коммерчески доступные на рынке смартфоны с аппаратной поддержкой режимов D2P и D2D в полосах частот n255, n256 и n23. В рамках такой архитектуры интегрированной спутниковой сети пользователям доступны базовые услуги голосовой связи и передача текстовых сообщений. Однако услуги широкополосной передачи данных через ГСО остаются недоступными из-за ограниченной пропускной способности и больших задержек сигналов в линиях связи, что объективно снижает привлекательность данных технологий для современных пользователей мобильных сетей.
В то же время системы низкоорбитальной спутниковой группировки НГСО представляют собой более перспективное решение для организации широкополосного доступа к наземной сети мобильной связи и предоставления высокоскоростных услуг передачи данных. При этом основным препятствием для широкого внедрения таких систем является необходимость развертывания новых масштабных спутниковых созвездий и соответствующей инфраструктуры систем управления, что требует значительных капитальных вложений и времени на реализацию.
Преимущества ГСО заключаются в том, что услуги в режиме D2D могут быть обеспечены без строительства новых спутников, благодаря использованию уже существующих на орбите космических аппаратов, поддерживающих сквозную ретрансляцию. Более того, современные смартфоны все чаще оснащаются модулями с поддержкой диапазонов частот выделенных для неназемных сетей NTN [7, 8], что упрощает интеграцию наземных сетей мобильной связи с действующими ГСО-системами и делает услугу доступной для массового рынка.
Таким образом, применение сегмента ГСО в интегрированных сетях можно рассматривать для двух ключевых сценариев:
Системы ГСО как альтернатива системам НГСО, когда требуется обеспечить минимально необходимый уровень связи (голосовые услуги и SMS) без значительных инвестиций в новые спутниковые группировки.
Переходный этап к спутниковым системам НГСО на основе временного использования существующих возможностей ГСО для охвата широкой аудитории и формирования пользовательской базы, с последующим плавным расширением функциональных возможностей предоставления услуг связи и переходом на услуги передачи данных через НГСО.
Такой комбинированный подход к использованию возможностей спутниковых систем ГСО позволяет снизить финансовые барьеры входа на рынок услуг мобильной связи в режиме D2D, оптимизировать инвестиции и обеспечить постепенное развитие экосистемы спутниковых услуг, начиная с базовых услуг связи (голосовые услуги и SMS) с последующим переходом к высокоскоростным услугам передачи данных.
Выводы
Развитие гибридных наземно-спутниковых систем демонстрирует огромный потенциал для расширения цифрового покрытия и устранения разрыва в доступе к связи между густонаселенными и удаленными регионами. Примеры систем Tiantong и Skylo подтверждают, что интеграция мобильных наземных сетей связи со спутниковыми системами на базе позволяет уже сегодня предоставлять базовые услуги мобильной связи непосредственно на смартфоны без необходимости в дополнительном оборудовании для работы со спутниками ГСО.
Для России внедрение услуг мобильной связи в режиме D2D на основе собственных геостационарных спутников могло бы стать важным шагом в направлении цифрового суверенитета и развития инфраструктуры. В настоящий момент в мире существует достаточное количество производителей смартфонов, поддерживающих полосы частот сетей NTN и возможности работы через ГСО, с которыми могли бы сотрудничать российские спутниковые операторы.
Использование отечественных геостационарных группировок обеспечило бы:
Таким образом, реализация проектов спутниковой мобильной связи на базе отечественных геостационарных КА позволила бы не только повысить уровень цифровой трансформации экономики и общества, но и создать платформу для развития гибридных наземно-спутниковых систем в России.
ЛИТЕРАТУРА
ABI Research, the Ascending satellite NTN market [Электронный ресурс]. URL: https://go.abiresearch.com/lp-the-ascending-satellite-ntn-market (дата обращения: 05.08.2025).
ABI Research’s latest white paper explores the ascending satellite NTN market [Электронный ресурс]. URL: https://www.abiresearch.com/press/iot-and-ntn-mobile-technologies-are-propelling-a-us124-billion-satellite-service-market (дата обращения: 01.08.2025).
Non-terrestrial Networks Opportunities & Challenges. Whitepaper of the GSMA, June 2025 [Электронный ресурс]. URL: https://www.gsma.com/solutions-and-impact/technologies/networks/gsma_resources/non-terrestrial-networks-opportunities-and-challenges/ (дата обращения: 08.08.2025).
Kumar Y. Tower less direct satellite mobile communication Bridging the Gap: A Comprehensive Analysis of China’s Tiantong Satellite Initiative in Revolutionizing Smartphone Communications. [Электронный ресурс]. URL: https://www.researchgate.net/publication/379807203_TOWER_LESS_DIRECT_SATELLITE_MOBILE_COMMUNICATION_Bridging_the_Gap_A_Comprehensive_Analysis_of_China’s_Tiantong_Satellite_Initiative_in_Revolutionizing_Smartphone_Communications (дата обращения: 08.08.2025).
Регламент радиосвязи. Женева: МСЭ, 2024. 455 c.
Skylo Introduces Satellite Connectivity for Smartphones with Snapdragon. Share URL: [Электронный ресурс]. https://www.businesswire.com/news/home/20240912596149/en/Skylo-Introduces-Satellite-Connectivity-for-Smartphones-with-Snapdragon (дата обращения: 01.08.2025).
3GPP TR 38.882. Study on requirements and use cases for network verified UE location for Non-Terrestrial-Networks (NTN) in NR. 2022.
3GPP TR 23.700-28. Study on Integration of satellite components in the 5G architecture; Phase 2. 2022.
О.А.Иванов, к.воен.н., и.о. генерального директора ФГАУ "Национальный исследовательский центр телекоммуникаций им. М. И.Кривошеева" (НИЦ Телеком),
Е.Е.Девяткин, к.э.н., директор Центра исследования перспективных беспроводных технологий связи ФГАУ НИЦ Телеком / edevyatkin@niir.ru,
В.О.Тихвинский, д.э.н., академик РАЕН, проф. МГТУ им. Н.Э. Баумана и СевГУ, главный научный сотрудник ФГАУ НИЦ Телеком / vtniir@mail.ru,
А.С.Пастух, начальник лаборатории ФГАУ НИЦ Телеком / a.pastukh@niir.ru,
Д.И.Калугина, специалист ФГАУ НИЦ Телеком / kaluginadi@niir.ru
УДК 621.396, DOI: 10.22184/2070-8963.2025.130.6.34.40
Проводится анализ современных интегрированных гибридных наземно-спутниковых систем для достижения глобального покрытия систем мобильной связи. Особое внимание уделено реализованным проектам спутниковой связи прямого доступа через космические аппараты на геостационарной орбите (ГСО), которые позволяют использовать обычные смартфоны без дополнительного оборудования: Tiantong, Skylo. Рассмотрены преимущества и ограничения двух ключевых сценариев построения архитектуры гибридных наземно-спутниковых систем: на основе спутниковых группировок на низкой орбите (НГСО) и систем на геостационарной орбите. В заключение обсуждаются перспективы внедрения аналогичных технологий в России для обеспечения связи с использованием отечественных спутниковых группировок.
Введение
Сегодня телекоммуникационные сети операторов мобильной связи обеспечивают надежное покрытие лишь в густонаселенных районах планеты, оставляя без доступа к сотовой связи и интернету около 85% территории Земли. В условиях растущей цифровой трансформации общества и экономики такое ограничение становится серьезным барьером для социального и экономического развития удаленных регионов.
Классические спутниковые системы частично решают эту проблему, но им присущ ряд недостатков: высокая стоимость развертывания и обслуживания, недостаточная совместимость с наземными сетями мобильной связи и необходимость использования специализированных терминалов. На этом фоне все большую актуальность приобретают гибридные наземно-спутниковые системы, интегрирующие спутниковую и наземную инфраструктуру этих сетей. Их цель – обеспечить глобальное покрытие, сохранив при этом эффективность и доступность услуг для пользователей.
Существуют два основных направления развития гибридных наземно-спутниковых систем мобильной связи [1].
Низкие и средние негеостационарные орбиты (НГСО)
Этот подход активно используется компаниями SpaceX (сеть Starlink), Lynk и AST SpaceMobile. Их цель – создание орбитальных группировок из сотен и даже тысяч спутников, движущихся вокруг Земли с высокой скоростью.
Преимущества:
- минимальные задержки сигнала;
- более короткая трасса распространения сигнала в линиях связи, что улучшает отношение сигнал/шум (C/N);
- возможность организации широкополосного доступа в интернет даже в самых удаленных точках планеты.
Недостатки:
- необходимость развертывания огромного числа космических аппаратов (КА);
- высокие затраты на постоянное пополнение и замену спутников в спутниковой группировке системы;
- технические сложности: необходимость компенсации эффекта Доплера, поддержка устойчивого канала связи при быстром движении аппаратов.
Геостационарная орбита (ГСО)
В отличие от спутников НГСО, спутники на геостационарной орбите находятся в фиксированной точке относительно поверхности Земли на высоте около 36 тыс. км. Для обеспечения глобального покрытия достаточно трех-четырех КА.
Преимущества:
- существенно меньшие затраты на запуски и развертывание спутников ГСО;
- простота эксплуатации и более длительный срок службы спутников;
- возможность интеграции с существующей инфраструктурой наземных сетей мобильной связи.
Недостатки:
- значительные задержки передачи данных из-за большой дальности линий связи со спутниками (около 600 мс);
- ухудшенное отношение C/N вследствие большой длины трассы распространения линий связи со спутниками.
К числу спутниковых операторов, активно работающих с группировкой ГСО, относятся компании China Telecom (Китай), Skylo, ViaSat и EchoStar [3].
Система Tiantong
Идея создания китайской спутниковой системы Tiantong (в переводе "Соединение с небом") появилась после разрушительного землетрясения в Сычуане в 2008 году, когда внезапно обрушившаяся на регион катастрофа привела к отказу всех видов наземных систем связи. В минуты, когда приходилось полагаться лишь на арендуемые иностранные спутниковые каналы, было решено: стране необходимо создать собственную систему мобильной спутниковой связи – для жизнеобеспечения экстренных операций, а также военных и гражданских нужд. Спутники системы Tiantong представлены в табл.1 [4].
Система Tiantong-1 – это первая в Китае система мобильной спутниковой связи. Она включает три компонента:
космический сегмент – три спутника на геостационарной орбите;
наземную инфраструктуру (систему управления, шлюзы, станции обслуживания);
абонентские терминалы (спутниковые телефоны и другие абонентские устройства).
Система обеспечивает круглосуточную всепогодную связь – оказание голосовых услуг, SMS, передачу данных – в пределах Китая, прилегающих стран Азии, Ближнего Востока, большей части Тихого и Индийского океанов, а также части Африки.
Зоны обслуживания каждого спутника, входящего в систему Tiantong, представлены на рис.1.
Система Tiantong уже используется для предоставления спутниковой связи в Китае, в том числе в специально выделенном диапазоне с номером, имеющем префикс 1740. Начиная с августа 2023 года. смартфоны компании Huawei серии Mate 60 (Mate 60, Mate 60 Pro и др.) поддерживают функцию спутниковых звонков через систему Tiantong без использования дополнительных устройств наземной инфраструктуры системы. В мае 2024 года оператор China Telecom инициировал запуск услуги direct-to-phone (D2P) для пользователей Гонконга, которые могут пользоваться услугами спутниковой связи без замены SIM-карт или номеров. Это стратегическая точка для расширения предоставления услуг в международных регионах, включая Макао, Юго-Восточную Азию, страны проекта "Один пояс – один путь", входящего в проект "Экономический пояс Шелкового пути". Сеть уже охватывает примерно 17 стран, включая КНР и Юго-Восточную Азию. Система Tinatong работает в S-диапазоне [5]. В табл.2 показаны используемые системой Tinatong полосы частот в линиях связи "Земля-космос" и "космос-Земля".
Благодаря реализованному взаимодействию с сетями местных сотовых операторов система Tiantong обеспечивает владельцам мобильных телефонов услугу прямого доступа к сети спутниковой связи. Мобильные абоненты могут совершать речевые звонки, отправлять сообщения и передавать данные, сохраняя привычную SIM-карту и номер. Для работы через спутники Tiantong операторы должны иметь партнерское соглашение с China Telecom.
Стоимость предоплаченных пакетных услуг спутниковой мобильной связи в системе Tiantong в КНР составляет 100 юаней (порядка 1100 рублей), в пакет входят 30 SMS-сообщений и 30 мин голосовой связи.
На сегодняшний день доступно более 30 моделей смартфонов от ведущих мировых производителей, которые обеспечивают связь со спутниковой системой Tiantong. В частности, абонентские устройства совместимые с этой системой выпускают такие вендоры, как Huawei, Xiaomi, OPPO и ZTE.
Система Skylo
Другим примером спутниковой связи прямого доступа через космические аппараты на ГСО является оператор Skylo, который подключает смартфоны и узкополосные устройства Интернета вещей к партнерским спутникам, предлагая расширенное покрытие для наземных сетей мобильной связи без необходимости в дополнительном оборудовании.
Skylo является оператором услуг узкополосной неназемной сети NTN, который подключает абонентские мобильные устройства сотовой связи к спутникам. Компания устраняет пробелы в покрытии наземных мобильных сетей, предлагая плавное переключение между спутниковыми и сотовыми сетями мобильной связи для смартфонов, носимых абонентских устройств, подключенных автомобилей и IoT-устройств.
Компания заключила более 40 партнерских соглашений с поставщиками чипсетов и абонентских устройств, а также с операторами спутниковой связи. Официальный коммерческий запуск сети радиодоступа (RAN) оператора Skylo c предоставлением услуг спутниковой сети начались в апреле 2023 года. В настоящее время сеть работает на площади более 50 млн кв. км по всему миру и поддерживается наземными станциями в 35 странах на четырех континентах. Зона обслуживания услугами узкополосной связи в спутниковых партнерских сетях оператора Skylo приведена на рис.2.
Оператор Skylo в целях подключения к спутниковым партнерским сетям создал собственную серверную инфраструктуру, которая значительно упрощает для операторов мобильной связи внедрение технологии прямого доступа через спутники ГСО. Архитектура сети Skylo представлена на рис.3.
Компания Skylo не использует собственную спутниковую группировку, а работает в партнерстве с существующими операторами, такими как Viasat, Ligado Networks и EchoStar. Для обеспечения связи спутниковые партнерские сети применяют лицензированный спектр подвижной спутниковой службы. Для передачи данных используются полосы с нумерацией Партнерского проекта 3GPP n255, n256 и n23, как показано в табл.3.
На рис.5 приведен пример зоны обслуживания одного из КА, через который осуществляет предоставление услуг D2D (direct-to-device) оператор Skylo, – EchoStar 21, работающего в полосе частот n256.
Как видно из рисунка, в настоящий момент спутник EchoStar-21 обслуживает страны Европы. Космические аппараты Inmarsat (ViaSat) имеют возможность предоставлять услуги D2D на глобальном уровне.
Оператор Skylo также имеет партнерские соглашения с компаниями – производителями абонентских устройств Google, CAT, Motorola, uleFone и Samsung, и новые модели указанных производителей поддерживают услугу D2D. Список поддерживаемых смартфонов приведен в табл.4.
Перспективы применения ГСО для гибридных наземно-спутниковых систем
Анализ возможностей и технических особенностей спутниковой системы связи Tiantong и системы оператора Skylo показывает, что для предоставления услуг мобильной связи через существующие космические аппараты на геостационарной орбите применяются коммерчески доступные на рынке смартфоны с аппаратной поддержкой режимов D2P и D2D в полосах частот n255, n256 и n23. В рамках такой архитектуры интегрированной спутниковой сети пользователям доступны базовые услуги голосовой связи и передача текстовых сообщений. Однако услуги широкополосной передачи данных через ГСО остаются недоступными из-за ограниченной пропускной способности и больших задержек сигналов в линиях связи, что объективно снижает привлекательность данных технологий для современных пользователей мобильных сетей.
В то же время системы низкоорбитальной спутниковой группировки НГСО представляют собой более перспективное решение для организации широкополосного доступа к наземной сети мобильной связи и предоставления высокоскоростных услуг передачи данных. При этом основным препятствием для широкого внедрения таких систем является необходимость развертывания новых масштабных спутниковых созвездий и соответствующей инфраструктуры систем управления, что требует значительных капитальных вложений и времени на реализацию.
Преимущества ГСО заключаются в том, что услуги в режиме D2D могут быть обеспечены без строительства новых спутников, благодаря использованию уже существующих на орбите космических аппаратов, поддерживающих сквозную ретрансляцию. Более того, современные смартфоны все чаще оснащаются модулями с поддержкой диапазонов частот выделенных для неназемных сетей NTN [7, 8], что упрощает интеграцию наземных сетей мобильной связи с действующими ГСО-системами и делает услугу доступной для массового рынка.
Таким образом, применение сегмента ГСО в интегрированных сетях можно рассматривать для двух ключевых сценариев:
Системы ГСО как альтернатива системам НГСО, когда требуется обеспечить минимально необходимый уровень связи (голосовые услуги и SMS) без значительных инвестиций в новые спутниковые группировки.
Переходный этап к спутниковым системам НГСО на основе временного использования существующих возможностей ГСО для охвата широкой аудитории и формирования пользовательской базы, с последующим плавным расширением функциональных возможностей предоставления услуг связи и переходом на услуги передачи данных через НГСО.
Такой комбинированный подход к использованию возможностей спутниковых систем ГСО позволяет снизить финансовые барьеры входа на рынок услуг мобильной связи в режиме D2D, оптимизировать инвестиции и обеспечить постепенное развитие экосистемы спутниковых услуг, начиная с базовых услуг связи (голосовые услуги и SMS) с последующим переходом к высокоскоростным услугам передачи данных.
Выводы
Развитие гибридных наземно-спутниковых систем демонстрирует огромный потенциал для расширения цифрового покрытия и устранения разрыва в доступе к связи между густонаселенными и удаленными регионами. Примеры систем Tiantong и Skylo подтверждают, что интеграция мобильных наземных сетей связи со спутниковыми системами на базе позволяет уже сегодня предоставлять базовые услуги мобильной связи непосредственно на смартфоны без необходимости в дополнительном оборудовании для работы со спутниками ГСО.
Для России внедрение услуг мобильной связи в режиме D2D на основе собственных геостационарных спутников могло бы стать важным шагом в направлении цифрового суверенитета и развития инфраструктуры. В настоящий момент в мире существует достаточное количество производителей смартфонов, поддерживающих полосы частот сетей NTN и возможности работы через ГСО, с которыми могли бы сотрудничать российские спутниковые операторы.
Использование отечественных геостационарных группировок обеспечило бы:
- круглогодичную доступность голосовой связи и передачи SMS в самых труднодоступных регионах страны;
- возможность интеграции с существующими сетями российских мобильных операторов;
- формирование технологического задела для постепенного перехода к более сложным системам широкополосного доступа через НГСО.
Таким образом, реализация проектов спутниковой мобильной связи на базе отечественных геостационарных КА позволила бы не только повысить уровень цифровой трансформации экономики и общества, но и создать платформу для развития гибридных наземно-спутниковых систем в России.
ЛИТЕРАТУРА
ABI Research, the Ascending satellite NTN market [Электронный ресурс]. URL: https://go.abiresearch.com/lp-the-ascending-satellite-ntn-market (дата обращения: 05.08.2025).
ABI Research’s latest white paper explores the ascending satellite NTN market [Электронный ресурс]. URL: https://www.abiresearch.com/press/iot-and-ntn-mobile-technologies-are-propelling-a-us124-billion-satellite-service-market (дата обращения: 01.08.2025).
Non-terrestrial Networks Opportunities & Challenges. Whitepaper of the GSMA, June 2025 [Электронный ресурс]. URL: https://www.gsma.com/solutions-and-impact/technologies/networks/gsma_resources/non-terrestrial-networks-opportunities-and-challenges/ (дата обращения: 08.08.2025).
Kumar Y. Tower less direct satellite mobile communication Bridging the Gap: A Comprehensive Analysis of China’s Tiantong Satellite Initiative in Revolutionizing Smartphone Communications. [Электронный ресурс]. URL: https://www.researchgate.net/publication/379807203_TOWER_LESS_DIRECT_SATELLITE_MOBILE_COMMUNICATION_Bridging_the_Gap_A_Comprehensive_Analysis_of_China’s_Tiantong_Satellite_Initiative_in_Revolutionizing_Smartphone_Communications (дата обращения: 08.08.2025).
Регламент радиосвязи. Женева: МСЭ, 2024. 455 c.
Skylo Introduces Satellite Connectivity for Smartphones with Snapdragon. Share URL: [Электронный ресурс]. https://www.businesswire.com/news/home/20240912596149/en/Skylo-Introduces-Satellite-Connectivity-for-Smartphones-with-Snapdragon (дата обращения: 01.08.2025).
3GPP TR 38.882. Study on requirements and use cases for network verified UE location for Non-Terrestrial-Networks (NTN) in NR. 2022.
3GPP TR 23.700-28. Study on Integration of satellite components in the 5G architecture; Phase 2. 2022.
Отзывы читателей
