Globalt teknologi-kapløb: Mobiltelefoni direkte via satellitter

I første omgang er løsningen kun tiltænkt amerikanske T-Mobile kunder, men da Starlink allerede i dag dækker Danmark, er det ikke utænkeligt at en lignende løsning kan se dagens lys i Danmark på sigt.

Det vil i givet fald forudsætte, at Starlink opnår Dansk licens til at drive mobiltelefoni i DCS og PCS båndene som i dag er licenseret til danske mobilselskaber. Indtil det er opnået skal Starlink satellitterne holde sig fuldstændigt fra at sende i disse to bånd når de befinder sig over Danmark.

Sandsynligheden for at se Starlink med en dansk mobillicens er grænsende til det usandsynlige - men teoretisk er det selvfølgelig - om ikke andet - teknologisk muligt. Mit gæt er, at Starlink nok får svært ved at sælge SIM kort til den tjeneste.

Men kan de ikke gøre som i USA, altså indgå partnerskab med en national operatør, T-Mobile, der sidder inde med licenser?

Det spektrum som kommer i brug i aftalen mellem T-Mobile og Starlink er en del af det der blev til overs da T-Mobile opkøbte Sprint for nogle år siden. Fordi dette spektrum er ubenyttet, og fordi det stadig tilhører T-Mobile, kan det lade sig gøre, og kan bruges så telefoner med T-Mobile SIM kort automatisk får glæde af det.

I Danmark er reguleringen den, at bliver der spektrum til overs, skal det tilbageleveres til den Danske stat. Det skete f.eks. da TT-netværket blev skabt efter sammenlængningen af Telia og Telenors net. Skal dette spektrum i brug igen, skal det auktioneres (igen).

Kan man bruge samme spektrum til mobildækning fra master på jorden og fra satellitter samtidig? - Nej, det kan man ikke. Man er nødt til at have dedikeret spektrum til satellitterne. I Danmark vil det kun kunne ske, hvis en licensholder deler sit spektrum med Starlink, og det er der næppe nogen økonomi i, da der kan overføres langt mere data (tjenes flere penge) med samme spektrum på landjorden. Samtidig vil det med en vis sandsynlighed gøre det svært at opfylde dækningskravene i de nuværende licenser.

det er der næppe nogen økonomi i, da der kan overføres langt mere data (tjenes flere penge) med samme spektrum på landjorden

Vi er ret "forkælede" i Danmark når det gælder bredbånd, selv om vi synes der er problemer. Det skyldes de meget små afstande. Forbindelse til Starlink vil være så dyrt at der ikke er ret mange der vil betale for det. Hvis man har brug for en god forbindelse på nogle af de steder i Danmark hvor der er dårlig mobildækning så vil en løsning med en mindre mast med en passende retningsantenne og eventuelt et bagved liggende WiFi net kunne give en fornuftig forbindelse.

Det lyder spændende, men jeg tvivler på, at det er muligt at opnå noget optimalt. Mobilstandarderne er ikke udviklet til sattelit kommunikation, og de vil forstyres ved "støj" fra luften. Måske kunne det være oplagt for en kommende 6G eller 7G. Det vil være oplagt, at tage Musk med på råd ved næste mobilstandard, hvis det lykkedes.

I dag bruges Iridium hvor der ikke er mobil kommunikation. Mange af garmins GPS'er har indbygget sattelit kommunikation med Iridium, og har du din smartphone indenfor GPS'ens rækkevide, så kan du sende og modtage beskder via din smartphone fra sattelit. Garmin driver dertil en international alarmcentral, hvor det er muligt at lave opkald til overalt.

Det, som er fordelen ved systemet, er at der anvendes en meget lav båndbredde, og således meget lidt af sattelittens kapacitet. Mens det løser et stort problem, og der er mange som er villige til at betale lidt for det. Regnes det ud per "bit" som sælges, så er det en meget effektiv indkomstkilde.

Når man lytter til det fælles pressemøde,link oppe i artiklen, så fortæller Elon Musk ca. 18 minutter inde i mødet hvad man kan forvente: "texting, images and potentially a little bit of video". Der bliver slet ikke nævnt voice. Det der er tale om her er en ren "nødtjeneste". T-mobile siger at dette en del af deres normale abonnement og ikke en tillægsydelse.

Når man lytter til det fælles pressemøde,link oppe i artiklen, så fortæller Elon Musk ca. 18 minutter inde i mødet hvad man kan forvente: "texting, images and potentially a little bit of video". Der bliver slet ikke nævnt voice. Det der er tale om her er en ren "nødtjeneste". T-mobile siger at dette en del af deres normale abonnement og ikke en tillægsydelse.

Hvis man kan video så kan man også voice?

Hvis man kan video så kan man også voice?

Tvivler på at det kan gøres til normal taletakst.

Tvivler på at det kan gøres til normal taletakst.

Jeg tvivler også på at det kan gøres teknisk. Problemet er, at man skal have det til at fungere med eksisterende telefoner på jorden. De kører 4G (eller 5G), på de frekvenser der er i spil her. I mobilstandarderne er der begrænsninger i hvor hurtigt telefone kan flytte sig i forhold til master. Afhængig af teknologi svinger det fra 120 til 500 km/t (de 500 km/t er for 5GNR i visse frekvenser).

En Starlink satellit bevæger sig knapt 7,7 km/s, dvs. 27.720 km/t og radiosignalet skal derfor dopplerskiftes voldsomt for at ramme rigtigt. Det kan man kun gøre i forhold til bestemte steder på jordoverfladen (hvor satellitten så skifter frekvensen op eller ned afhængig af om den er på vej hen imod eller bort fra området). Det giver ikke ret mange sekunders forbindelse ad gangen, og kun i udvalgte områder.

Så når Musk siger "en lille smule" så er det ikke kun båndbredde, men forbindelsestid der er den begrænsende faktor.

Jeg tvivler også på at det kan gøres teknisk. Problemet er, at man skal have det til at fungere med eksisterende telefoner på jorden. De kører 4G (eller 5G), på de frekvenser der er i spil her. I mobilstandarderne er der begrænsninger i hvor hurtigt telefone kan flytte sig i forhold til master. Afhængig af teknologi svinger det fra 120 til 500 km/t (de 500 km/t er for 5GNR i visse frekvenser).

Jeg syntes at projektet giver mere mening, med Musk's egne Tesla telefoner. Disse er skrædersyet til sattelitkommunikation, og normal telefoni, samt 4G/5G kommunikation samtidigt.

En Starlink satellit bevæger sig knapt 7,7 km/s, dvs. 27.720 km/t og radiosignalet skal derfor dopplerskiftes voldsomt for at ramme rigtigt. Det kan man kun gøre i forhold til bestemte steder på jordoverfladen (hvor satellitten så skifter frekvensen op eller ned afhængig af om den er på vej hen imod eller bort fra området). Det giver ikke ret mange sekunders forbindelse ad gangen, og kun i udvalgte områder.

Så når Musk siger "en lille smule" så er det ikke kun båndbredde, men forbindelsestid der er den begrænsende faktor.

Jeg ved ikke, hvordan Musk's nye generation 2 sattelitter fungerer, men det er intet problem for Iridium at levere en forholdsvis fast telefonforbindelse. Er der nok sattelitter indenfor rækkevide, så tror jeg ikke det er et problem. Derimod, vil der altid være et båndbredde problem, og der bruges utroligt meget båndbredde til telefoni og video, i forhold til SMS. SMS kan således være meget billigt, da det ikke belaster sattelitterne væsentligt. Der er næsten ingen begrænsninger for kapaciteten der er for SMS alene. Men, det kræver muligvis at telefonerne laves til det, hvis de skal udnytte båndbredden 100% uden at optage forbindelsestid. Er de lavet til det, så kan de aftale at udsende dataene på det rette tidspunkt, således at der ikke går forbindelsestid tabt. Det er primært båndbredde og bit som begrænser, og eventuelt "dårlige" protokoller.

Med Teslas egne telefoner, burde det ikke være et problem.

Teknisk set, koster det ikke meget at indbygge sattelitkommunikation i telefoner, og det vil helt sikkert hjælpe til at anvende sattelitterne optimalt, da jeg forestiller mig, at man nok skal betale en smule for servicen.

Det er primært båndbredde og bit som begrænser, og eventuelt "dårlige" protokoller.

Det er etableringen af den fysiske forbindelse som er udfordringen. LTE PHY er defineret til et maksimalt dopplerskift på omkring 1 kHz (ved 500 km/t). Dopplerskiftet fra en LEO satellit er typisk omkring 158 kHz (til begge sider). Hvis det ikke kompenseres er det umuligt at etablere forbindelse.

Der er arbejdet en del med at undersøge LTE PHY'en til satellitbrug gennem årene. Denne artikel giver et glimrende overblik: Satellite-enabled LTE systems in LEO Constellations. I artiklen kan man også se, hvilken betydning cos(θ(t)) har. Selv om vinklen til satellitten er meget tæt på nul skal der kompenseres selv om den flyver lige hen over hovedet på dig.

Jeg ved ikke, hvordan Musk's nye generation 2 sattelitter fungerer, men det er intet problem for Iridium at levere en forholdsvis fast telefonforbindelse.

Iridium - og alle andre LEO satellitter - har en link PHY som er indrettet til at kunne fungere med store dopplerskift, og har derfor ingen problemer med at opretholde linket. Den egenskab har LTE PHYen ikke.

Teknisk set, koster det ikke meget at indbygge sattelitkommunikation i telefoner, og det vil helt sikkert hjælpe til at anvende sattelitterne optimalt, ...

Det som Starlink / T-Mobile projektet går ud på, er at sende LTE til eksisterende LTE telefoner på landjorden - uden at de skal modificeres, og uden at de skal skifte SIM kort. Man kan selvfølgelig altid udvikle en ny telefon med en anden PHY som kan tåle dopplerskift - og det findes (næste) i produktet Iridium GO! (selv om det er en separat hardware enhed).

Det som Starlink / T-Mobile projektet går ud på, er at sende LTE til eksisterende LTE telefoner på landjorden - uden at de skal modificeres, og uden at de skal skifte SIM kort. Man kan selvfølgelig altid udvikle en ny telefon med en anden PHY som kan tåle dopplerskift - og det findes (næste) i produktet Iridium GO! (selv om det er en separat hardware enhed).

Der går rygter om, at Tesla er i gang med at udvikle deres egen sattelittelefon, tesla pi. Det skulle være en kombineret sattelittelefon og smartphone, og den skulle have 2G,3G,4G og 5G. Det vil være logisk, at Tesla udvikler deres sattelittelefon til at fungere optimalt med Starlink, og den vil sandsynligvis være bygget til, at kunne tåle dopplerskift.

Du har ret i, at hvis de skal følge de eksisterende LTE standarder, så er det en særlig udfordring. Måske er det muligt. Men, hvis der snart kommer en Tesla PI telefon, der er særligt udviklet til sattelit kommunikation med Starlink sattelitterne, så virker en LTE baseret kommunikation som at skyde sig selv i benet. På den anden side, vil den potentielle indtægt være større.

Starlink anvender en speciel antenne, der muliggør den store båndbredde. Det er ikke muligt i en lille sattelittelefon. Båndbredden som bruges, vil derfor koste mere per bit og være begrænset til lavere hastighed, end ved brug af en rigtig starlink antenne.

En Starlink satellit bevæger sig knapt 7,7 km/s, dvs. 27.720 km/t og radiosignalet skal derfor dopplerskiftes voldsomt for at ramme rigtigt. Det kan man kun gøre i forhold til bestemte steder på jordoverfladen (hvor satellitten så skifter frekvensen op eller ned afhængig af om den er på vej hen imod eller bort fra området). Det giver ikke ret mange sekunders forbindelse ad gangen, og kun i udvalgte områder.

Der er teknisk set ikke noget i vejen for at indbygge dopplerskift med beamforming, så det passer præcist med den telefon der skal modtage signalet. Skift af satellit er ikke anderledes end skift af mast.

Det må umiddelbart være svære at skabe dækning til telefoner der ikke er i gang med en samtale. Så snart der overføres data, så er der allokeret timeslots og til de timeslots kan der etableres parametre for beamforming og dopplerskift.

Der er teknisk set ikke noget i vejen for at indbygge dopplerskift med beamforming, så det passer præcist med den telefon der skal modtage signalet. Skift af satellit er ikke anderledes end skift af mast.

Det er korrekt når vi taler om downlink fra satellitten, men almindelige LTE telefoner kan ikke dopplerskifte eller beamforme på uplink, så selv om satellitten kunne kompensere for frekvensskiftet på uplink, så kræver det en ret præcis stedbestemmelse af den enkelte telefon.

Det må umiddelbart være svære at skabe dækning til telefoner der ikke er i gang med en samtale.

Yep - det er en af udfordringerne med at dopplerskifte. Du skal vide hvor terminalen er i forhold til satelliten. Når der først er en link, kan man "bare" holde fast i den, og skifte på både afsendelse og modtagelse.

Ud over det, skal man lave handover hver gang man skal over på en ny satellit, og det kan ske på to moder. Enten er satellitten basestation, og så klarer de det indbyrdes - måske endda vha. satellitternes mesh, eller - de fungerer blot som relæ for basestationerne på jorden, og så sker handover der.

Det er korrekt når vi taler om downlink fra satellitten, men almindelige LTE telefoner kan ikke dopplerskifte eller beamforme på uplink, så selv om satellitten kunne kompensere for frekvensskiftet på uplink, så kræver det en ret præcis stedbestemmelse af den enkelte telefon.

Det ser jeg slet ikke som noget problem. Tværtimod så måler satelitten på uplink signalet fra telefonen og ud fra dette kan den bestemme præcis hvor meget der skal dopplerskiftes, helt uden at vide noget om telefonens position. Internt i satelitten er det ikke noget problem at justere det modtagne signal selvom det ikke er standard i LTE.

Yep - det er en af udfordringerne med at dopplerskifte. Du skal vide hvor terminalen er i forhold til satelliten. Når der først er en link, kan man "bare" holde fast i den, og skifte på både afsendelse og modtagelse.

Jeg tænker at de kommer til at lave virtuelle dækningsområder, således at satelitten sender et beam formet og dopplerskiftet signal rettet imod en virtuel celle.

Ideen er måske at lave dækning i ødemarken, eksempelvis midt ude i en ørken langt fra beboelse. Det vil så kræve at satelitten jævnligt scanner ørkenen for at tjekke om.der findes aktive telefoner i området. Jeg antager at telefoner ikke sender før at de har modtaget?

Så snart de har detekteret en aktiv telefon i en virtuel celle, så ved de at denne celle er "live" og de kan bruge mere båndbredde på at polle telefonen. Men indtil da så er der rigtig meget ødemark i USA at scanne...

Det ser jeg slet ikke som noget problem. Tværtimod så måler satelitten på uplink signalet fra telefonen og ud fra dette kan den bestemme præcis hvor meget der skal dopplerskiftes, helt uden at vide noget om telefonens position. Internt i satelitten er det ikke noget problem at justere det modtagne signal selvom det ikke er standard i LTE.

Jeg er enig i, at det burde være muligt. Men, der skal også tages højde for tidsforskellen mellem sattelitten og jorden, og derfor er der et problem. Måske kan man lave sattelitten, så den udsender på to frekvenser samtidigt, og telefonen således automatisk skifter mellem de to frekvenser ved at kun lytte på den ene. Det vil dog medføre at der nok skal noget fejlkorrektion til, eller smide en pakke væk, når der skiftes. Omvendt, kan sattelitten også lytte på to frekvenser fra telefonerne.

Men, som sagt, så syntes jeg at SpaceX og Tesla nok vil have nemmere ved at sælge deres nye mobiltelefon, hvis de undlader at gøre LTE alt for godt. Der skal gerne være fordele ved at købe en "rigtig" Tesla Pi telefon. Men, måske er sandheden at Tesla Pi i virkeligheden ikke er en sattelittelefon, men en normal mobil, der kan kommunikere med sattelit.