Спутниковый телефон , спутниковый телефон или сатфон — это тип мобильного телефона , который подключается к другим телефонам или телефонной сети по радиоканалу через спутники, вращающиеся вокруг Земли , а не через наземные сотовые станции , как это делают сотовые телефоны . Поэтому они могут работать в большинстве географических точек на поверхности Земли, при условии наличия открытого неба и прямой видимости между телефоном и спутником. В зависимости от архитектуры конкретной системы покрытие может включать всю Землю или только определенные регионы. Спутниковые телефоны предоставляют схожие с наземными мобильными телефонами функциональные возможности; голосовые вызовы , текстовые сообщения и доступ в Интернет с низкой пропускной способностью поддерживаются большинством систем. Преимущество спутникового телефона заключается в том, что его можно использовать в таких регионах, где отсутствуют местные наземные инфраструктуры связи, такие как стационарные и сотовые сети.
Спутниковые телефоны популярны в экспедициях в отдаленные места, где нет надежной сотовой связи, например, во время пеших походов, охоты, рыбалки и водных прогулок, а также в деловых целях, например, в местах добычи полезных ископаемых и морского судоходства. [1] Спутниковые телефоны редко выходят из строя из-за стихийных бедствий на Земле или действий человека, таких как война, поэтому они зарекомендовали себя как надежные средства связи в чрезвычайных и гуманитарных ситуациях, когда местная система связи оказывается под угрозой. [2]
Мобильное оборудование, также известное как терминал, сильно различается. Ранние спутниковые телефонные трубки имели размер и вес, сопоставимые с мобильными телефонами конца 1980-х или начала 1990-х годов , но обычно с большой выдвижной антенной . Более поздние спутниковые телефоны по размеру похожи на обычные мобильные телефоны, в то время как некоторые прототипы спутниковых телефонов не имеют никаких различимых отличий от обычного смартфона . [3] [4]
Стационарная установка, например, используемая на борту судна, может включать в себя большую, прочную, смонтированную в стойке электронику и управляемую микроволновую антенну на мачте, которая автоматически отслеживает спутники над головой. Меньшие установки, использующие VoIP через двухстороннюю спутниковую широкополосную связь, такую как BGAN или VSAT, делают расходы доступными для владельцев прогулочных судов. Спутниковые телефоны с интернет-услугами, как известно, имеют плохой прием в помещении, хотя можно получить постоянный сигнал около окна или на верхнем этаже здания, если крыша достаточно тонкая. Телефоны имеют разъемы для внешних антенн, которые можно устанавливать в транспортных средствах и зданиях. Системы также позволяют использовать ретрансляторы, во многом похожие на наземные системы мобильной связи.
В начале 2020-х годов различные производители начали интегрировать возможности спутниковой передачи сообщений и спутниковых экстренных служб в обычные мобильные телефоны для использования в отдаленных регионах, где отсутствует надежная наземная сеть.
Первые ретранслируемые через спутник телефонные звонки были осуществлены на заре космической эры, после того как в конце 1958 года был проведен первый ретрансляционный тест спутником Pioneer 1 и осуществлена первая трансляция спутником SCORE , а в начале года спутник Спутник I стал первым в истории спутником.
MARISAT был первым мобильным спутником связи, в конечном итоге эксплуатируемым первой приватизированной организацией спутниковой связи INMARSAT , которая была образована в 1979 году . [5]
Системы спутниковой телефонной связи можно разделить на два типа: системы, использующие спутники на высокой геостационарной орбите, на высоте 35 786 километров (22 236 миль) над поверхностью Земли, и системы, использующие спутники на низкой околоземной орбите (НОО), на высоте 640–1120 километров (400–700 миль) над Землей.
Некоторые спутниковые телефоны используют спутники на геостационарной орбите (ГСО), которые появляются в фиксированном положении в небе. Эти системы могут поддерживать почти непрерывное глобальное покрытие всего с тремя или четырьмя спутниками, что снижает затраты на запуск. Спутники, используемые для этих систем, очень тяжелые (около 5000 кг) и дороги в производстве и запуске. Спутники вращаются на высоте 35 786 километров (22 236 миль) над поверхностью Земли; при совершении телефонного звонка или использовании услуг передачи данных наблюдается заметная задержка из-за большого расстояния от пользователей. Объем полосы пропускания, доступной в этих системах, существенно выше, чем у систем на низкой околоземной орбите; все три активные системы предоставляют портативный спутниковый Интернет с использованием терминалов размером с ноутбук со скоростью от 60 до 512 кбит в секунду ( кбит/с ).
Геостационарные спутниковые телефоны могут использоваться только на низких широтах, как правило, между 70 градусами к северу от экватора и 70 градусами к югу от экватора. На более высоких широтах спутник появляется под таким низким углом в небе, что радиочастотные помехи от наземных источников в тех же частотных диапазонах могут мешать сигналу.
Другим недостатком геостационарных спутниковых систем является то, что во многих областях — даже там, где присутствует большое количество открытого неба — прямая видимость между телефоном и спутником нарушается препятствиями, такими как крутые холмы и лес. Пользователю необходимо найти область с прямой видимостью, прежде чем использовать телефон. Это не относится к услугам LEO: даже если сигнал блокируется препятствием, можно подождать несколько минут, пока другой спутник не пройдет над головой, но спутник GSO может сбросить вызов, когда линия видимости потеряна.
Спутниковые телефоны могут использовать спутники на низкой околоземной орбите (LEO). Преимущества включают возможность обеспечения всемирного беспроводного покрытия без пробелов. Спутники LEO вращаются вокруг Земли по высокоскоростным низковысотным орбитам с орбитальным временем 70–100 минут, на высоте от 640 до 1120 километров (от 400 до 700 миль). Поскольку спутники не являются геостационарными, они движутся относительно земли. Любой спутник находится в поле зрения телефона только в течение короткого времени, поэтому звонок должен быть «передан» электронным способом другому спутнику, когда он проходит за пределами местного горизонта. В зависимости от положения как спутника, так и терминала, полезный проход отдельного спутника LEO обычно длится в среднем 4–15 минут. [6] По крайней мере один спутник должен иметь прямую видимость для каждой зоны покрытия в любое время, чтобы гарантировать покрытие; таким образом, для поддержания всемирного покрытия требуется созвездие спутников, обычно от 40 до 70.
Обе системы, базирующиеся в Соединенных Штатах , были запущены в конце 1990-х годов, но вскоре обанкротились, не сумев привлечь достаточно подписчиков для финансирования расходов на запуск. Теперь ими управляют новые владельцы, которые купили активы за часть их первоначальной стоимости и теперь обе планируют запустить заменяющие созвездия, поддерживающие более высокую пропускную способность. Скорость передачи данных для текущих сетей составляет от 2200 до 9600 бит/с с использованием спутникового телефона.
Третья система была анонсирована в 2022 году, когда T-Mobile US и SpaceX объявили о партнерстве с целью добавления спутниковой сотовой связи к спутникам Starlink второго поколения (Gen2), запуск которых на орбиту начнется в конце 2022 года. Услуга направлена на обеспечение покрытия сотовой связи в мертвых зонах на всей территории США с использованием существующего спектра PCS среднего диапазона , которым владеет T-Mobile. [9] Сотовое покрытие начнется с обмена сообщениями и расширится, включив в него голосовые и ограниченные услуги передачи данных позже, а тестирование начнется в 2023 году. С помощью спутников Starlink Gen2 на низкой околоземной орбите, использующих существующий спектр PCS , T-Mobile планирует иметь возможность подключать обычные мобильные телефоны к спутникам, в отличие от более ранних спутниковых телефонов на рынке, которые использовали специализированные радиоприемники для подключения к геосинхронным орбитальным спутникам, которые имеют более длительные задержки связи . [10] T-Mobile предложила расширить предложение на глобальном уровне, если операторы сотовой связи в других странах захотят обмениваться услугами роуминга через партнерство T-Mobile со SpaceX, при этом другие операторы будут работать со своими регуляторами , чтобы обеспечить права на приземление связи в средней полосе частот в каждой стране. Пропускная способность будет ограничена примерно 2–4 мегабитами в секунду, распределенными по очень большой зоне покрытия сотовой связи, с тысячами голосовых вызовов или миллионами текстовых сообщений одновременно в одной зоне. Размер одной зоны покрытия пока не определен. [10]
Системы LEO имеют возможность отслеживать местоположение мобильного устройства с помощью доплеровской навигации со спутника. [11] Однако этот метод может быть неточным на десятки километров. На некоторых аппаратных средствах Iridium координаты могут быть извлечены с помощью AT-команд , в то время как последние телефоны Globalstar будут отображать их на экране. [12]
Большинство терминалов VSAT можно перепрограммировать в полевых условиях с помощью AT-команд, чтобы обойти автоматическое получение координат GPS и вместо этого принимать вручную введенные координаты GPS.
Спутниковые телефоны обычно выпускаются с номерами в специальном телефонном коде страны .
Спутниковые телефоны Inmarsat выпускаются с кодами +870. В прошлом для разных спутников выделялись дополнительные коды стран, но коды от +871 до +874 были отменены в конце 2008 года, оставив пользователей Inmarsat с тем же кодом страны, независимо от того, на каком спутнике зарегистрирован их терминал. [13]
Низкоорбитальным системам, включая некоторые из неработающих, были выделены диапазоны номеров в виртуальном коде страны Глобальной мобильной спутниковой системы Международного союза электросвязи +881. Спутниковые телефоны Iridium выпускаются с кодами +881 6 и +881 7. Globalstar, хотя им выделены +881 8 и +881 9, используют телефонные номера США, за исключением реселлеров услуг, расположенных в Бразилии , которые используют диапазон +881.
Небольшим региональным сетям спутниковой телефонной связи выделяются номера в коде +882, предназначенном для « международных сетей », который используется не только для сетей спутниковой телефонной связи.
Хотя можно получить бывшие в употреблении телефоны для сетей Thuraya, Iridium и Globalstar примерно за 200 долларов США , новейшие телефоны стоят довольно дорого. Iridium 9505A, выпущенный в 2001 году, был продан в марте 2010 года за более чем 1000 долларов. [14] Спутниковые телефоны специально созданы для одной конкретной сети и не могут быть переключены на другие сети. Цена на телефоны варьируется в зависимости от производительности сети. Если у поставщика спутниковой связи возникают проблемы с сетью, цены на телефоны упадут, а затем вырастут после запуска новых спутников. Аналогично цены на телефоны вырастут, когда снижаются тарифы на звонки.
Среди самых дорогих спутниковых телефонов — терминалы BGAN , часто стоящие несколько тысяч долларов. [15] [16] Эти телефоны обеспечивают около 0,5 Мбит/с Интернета и голосовой связи. Спутниковые телефоны иногда субсидируются провайдером, если вы подписываете контракт с постоплатой, но субсидии обычно составляют всего несколько сотен долларов или меньше.
Поскольку большинство спутниковых телефонов производятся по лицензии или производство трубок передается на контрактной основе OEM-производителям , операторы оказывают большое влияние на цену продажи. Спутниковые сети работают по собственным протоколам , что затрудняет для производителей независимое производство трубок.
Стартап предлагает использовать стандартную технологию мобильной связи на спутниках, чтобы обеспечить отправку текстовых сообщений с низкой пропускной способностью на спутники с дешевых мобильных телефонов. [17]
Стоимость голосовых звонков со спутникового телефона варьируется от 0,15 до 2 долларов в минуту, в то время как звонки со стационарных и обычных мобильных телефонов обходятся дороже. Стоимость передачи данных (особенно широкополосных) может быть намного выше. Тарифы со стационарных и мобильных телефонов варьируются от 3 до 14 долларов в минуту, причем Iridium, Thuraya [18] и Inmarsat являются одними из самых дорогих сетей для звонков. Получатель звонка ничего не платит, если только ему не звонят через специальную службу обратной оплаты.
Звонки между различными сетями спутниковой телефонной связи часто обходятся очень дорого, тарифы на звонки достигают 15 долларов за минуту.
Звонки со спутниковых телефонов на стационарные телефоны обычно стоят от $0,80 до $1,50 в минуту, если не используются специальные предложения. Такие акции обычно привязаны к определенной географической области, где трафик низкий.
Большинство сетей спутниковой телефонной связи предлагают тарифные планы с предоплатой, номинал которых составляет от 100 до 5000 долларов США.
Некоторые спутниковые телефонные сети предоставляют односторонний пейджинговый канал для оповещения пользователей в зонах с плохим покрытием (например, в помещении) о входящем звонке. Когда оповещение получено на спутниковом телефоне, его необходимо перенести в зону с лучшим покрытием, прежде чем звонок будет принят.
Globalstar предоставляет услугу односторонней передачи данных, обычно используемую для отслеживания активов.
Iridium предоставляет услугу односторонней пейджинговой связи , а также функцию оповещения о вызовах.
В некоторых странах владение спутниковым телефоном является незаконным. [19] Их сигналы обычно обходят местные телекоммуникационные системы, препятствуя цензуре и попыткам прослушивания телефонных разговоров , что привело некоторые разведывательные службы к мнению, что спутниковые телефоны способствуют террористической деятельности. [20] Также распространено введение ограничений в странах с репрессивными режимами как способ разоблачения подрывных агентов внутри страны и максимального контроля над информацией, которая проходит через их границы. [21]
Все современные спутниковые телефонные сети шифруют голосовой трафик для предотвращения подслушивания. В 2012 году группа исследователей академической безопасности провела обратную разработку двух основных используемых фирменных алгоритмов шифрования. [37] Один алгоритм (используемый в телефонах GMR-1) является вариантом алгоритма A5/2 , используемого в GSM (используется в обычных мобильных телефонах), и оба уязвимы для атак только с использованием шифротекста . Стандарт GMR-2 представил новый алгоритм шифрования, который та же исследовательская группа также успешно криптоанализировала . Таким образом, спутниковые телефоны нуждаются в дополнительном шифровании, если используются для приложений с высокой степенью безопасности.
Большинство сетей мобильной связи работают почти на пределе своих возможностей в обычное время, а большие всплески объемов вызовов, вызванные широко распространенными чрезвычайными ситуациями, часто перегружают системы, когда они больше всего нужны. Примеры, о которых сообщалось в СМИ, включают землетрясение в Измите 1999 года , атаки 11 сентября , землетрясение в заливе Кихоло 2006 года , отключения электроэнергии на северо-востоке 2003 года , ураган Катрина [38] , обрушение моста в Миннесоте 2007 года , землетрясение в Чили 2010 года и землетрясение на Гаити 2010 года . Репортеры и журналисты также использовали спутниковые телефоны для связи и освещения событий в зонах военных действий, таких как Ирак.
Наземные сотовые антенны и сети могут быть повреждены стихийными бедствиями. Спутниковая телефония может избежать этой проблемы и быть полезной во время стихийных бедствий. Спутниковые телефонные сети сами по себе подвержены перегрузкам, поскольку спутники и точечные лучи покрывают большую площадь с относительно небольшим количеством голосовых каналов.
В начале 2020-х годов производители начали интегрировать спутниковую связь в смартфоны для использования в отдаленных районах, вне зоны действия сотовой сети . [39] [40] Услуги спутниковой связи используют частоты L-диапазона , которые совместимы с большинством современных мобильных телефонов. [41] [42] Однако из-за ограничений антенн в обычных телефонах на ранних стадиях внедрения спутниковая связь ограничивается спутниковыми сообщениями и спутниковыми экстренными службами. [43] [44]
В 2022 году Apple iPhone 14 начал поддерживать отправку экстренных текстовых сообщений через спутники Globalstar. [45] В 2023 году Apple iPhone 15 добавил спутниковую связь с придорожным сервисом в Соединенных Штатах. [46] В 2022 году T-Mobile сформировал партнерство для использования услуг Starlink через существующий спектр LTE , которое ожидается в конце 2024 года. [47] [48] [49] [50] В 2022 году AST SpaceMobile начал строить сотовую космическую сеть на основе стандарта 3GPP , чтобы позволить существующим немодифицированным смартфонам подключаться к спутникам в районах с пробелами в покрытии. [51] [52] В 2023 году Qualcomm анонсировала Snapdragon Satellite, услугу, которая позволит поддерживаемым мобильным телефонам, начиная с чипсета Snapdragon 8 Gen 2, отправлять и получать текстовые сообщения через неземные сети 5G (NTN). [53] В 2024 году Iridium представила Project Stardust, стандартную услугу спутниковой связи с сотовым телефоном, поддерживаемую через NB-IoT для неземных сетей 5G, которая будет использоваться через существующие спутники Iridium на низкой околоземной орбите. Запуск этой услуги запланирован на 2026 год. Она обеспечивает обмен сообщениями, экстренную связь и IoT для таких устройств, как автомобили, смартфоны, планшеты и соответствующие потребительские приложения. [54] [55]
{{cite web}}
: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ).{{cite web}}
: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )