Inviare e ricevere dati via satellite con gli attuali smartphone 5G

Apple ha recentemente trasformato i suoi smartphone in telefoni satellitari: quando l’iPhone si trova fuori copertura della rete mobile, il dispositivo può lanciare una richiesta d’aiuto (SOS) in situazioni di emergenza. Allo stesso modo, grazie alla copertura satellitare, diventa possibile trovare lo smartphone perso o rubato ovunque esso si trovi, anche quando il segnale della rete mobile fosse completamente assente.
Huawei, Google e Starlink (Elon Musk) con T-Mobile si stanno ponendo sulla stessa scia di Apple tant’è vero che il supporto della connettività satellitare sarà uno dei trend 2023 per gli smartphone.

Due ambiziose startup, AST SpaceMobile e Lynk Global hanno iniziato a realizzare una costellazione di satelliti operativi in fascia LEO (come i satelliti Starlink) ovvero l’orbita terrestre bassa (tra 300 e 1.000 chilometri di altitudine).

La nuova rete di satelliti è stata progettata per consentire ai possessori di smartphone 5G convenzionali di inviare e ricevere dati al di fuori della copertura della rete mobile terrestre.
Ciò che si vuole fare è permettere il trasferimento di dati via satellite con gli attuali dispositivi mobili 5G senza applicare modifiche sull’hardware. Il primo satellite direct-to-mobile è stato lanciato da Lynk ad aprile 2022; oltre ad AST SpaceMobile, che ha lanciato il suo satellite “di prova” BlueWalker 3 a settembre 2022, anche Inmarsat e altre società stanno lavorando sulle rispettive soluzioni.

Nella fase iniziale, si potranno trasferire semplici messaggi di testo: soltanto in futuro sarà messa a disposizione la larghezza di banda sufficiente, ad esempio, per effettuare delle videochiamate. AST SpaceMobile lancerà i suoi primi cinque satelliti commerciali alla fine del 2023 e ha già stipulato accordi con più di 25 operatori di telecomunicazioni a livello mondiale per abilitare la possibilità di trasferire dati via satellite ai rispettivi clienti. Le operazioni commerciali potrebbero iniziare, salvo imprevisti, nel 2024.

AST SpaceMobile aggiunge che man mano che verranno schierati in orbita nuovi satelliti, saranno i partner operatori di rete mobile (MNO) a decidere quali tagli di banda offrire, ad esempio una larghezza di banda sufficiente per trasferire solo messaggi di testo, per avviare chiamate vocali o per avviare trasferimenti di dati più pesanti, almeno per gruppi di utenti selezionati.

Evidentemente, la possibilità di posizionare i satelliti su orbite basse consente di massimizzare la stabilità del link con potenze del segnale molto basse. E se in passato per trasmettere e ricevere su diverse lunghezze d’onda modulate dal software in esecuzione a bordo del satellite era necessario hardware distinto, oggi si possono utilizzare chip che permettono di gestire contemporaneamente le varie attività.

La distanza tipica tra uno smartphone e un satellite LEO potrebbe essere di 500 chilometri, almeno due ordini di grandezza più grande rispetto a ciò che separa il telefono dalle antenne degli operatori mobili negli ambienti urbani.
AST SpaceMobile userà un’antenna phased-array che consiste in molte antenne disposte a ventaglio attorno al satellite: ogni porzione dell’antenna trasmetterà all’interno di un cono ben definito che termina sulla superficie terrestre e determina l’area che viene illuminata e servita.

Il gruppo internazionale per gli standard delle telecomunicazioni 3GPP a partire da marzo 2022 ha iniziato a fornire linee guida per le cosiddette reti non terrestri.
Con l’espressione reti non terrestri viene fatto riferimento non solo alle comunicazioni con i satelliti LEO ma anche con quelle stabilite utilizzando droni o palloni (vi ricordate l’ormai fallito Project Loon di Google?).
Le reti non terrestri necessitano di una serie di aggiornamenti sugli standard 3GPP per adattarli all'”inedita” architettura di rete che prevede distanza importanti tra base station e smartphone ed in cui anche l’orientamento del terminale dell’utente assume una notevole importanza.

A parte le tante sfide tecniche e tecnologiche, “offrire una connessione satellitare diretta agli smartphone senza applicare loro alcuna modifica, consentirebbe l’accesso a miliardi di dispositivi in ​​tutto il mondo“, ha affermato Symeon Chatzinotas, capo del gruppo di ricerca SigCom presso l’Università del Lussemburgo.

Lynk prevede di realizzare una costellazione formata da oltre 5.100 satelliti, AST da circa 170 satelliti. AST ha inoltre spiegato che le antenne si apriranno come i petali di un fiore e ciascun satellite sarà così in grado di coprire 3,86 milioni di chilometri quadrati sulla Terra, più di un terzo di tutta l’Europa. Per questo i 170 satelliti Bluebird sono considerati più che sufficienti per servire l’intero pianeta. Una volta “agganciato” il singolo terminale dell’utente non raggiunto dal segnale mobile terrestre, la costellazione di satelliti LEO farà da “intermediario” collegando il dispositivo con base station selezionate dei vari operatori di telefonia sulla superficie.

Le immagini utilizzate come miniature per l’articolo sono di AST SpaceMobile. Per maggiori informazioni, è possibile fare riferimento a questo video su YouTube.