Starlink sent and received texts over a 4G/LTE connection between mobile phones via its latest generation of satellites, called v2mini, for the first time this month, following similar projects from Amazon, Apple, AST SpaceMobile, Huawei, and Lynk Global. Starlink—the satellite constellation operated by SpaceX—will offer text messaging to subscribers of at least eight different mobile-network operators around the world and may offer voice and data coverage without the need for the ground terminals its customers now use in “coming years,” Starlink’s U.S. partner T-Mobile said in a statement.

Starlink a envoyé et reçu des SMS via une connexion 4G/LTE entre téléphones mobiles via sa dernière génération de satellites, appelée v2mini, pour la première fois ce mois-ci, à la suite de projets similaires d'Amazon, Apple, AST SpaceMobile, Huawei et Lynk Global. Starlink, la constellation de satellites exploitée par SpaceX, offrira des messages texte aux abonnés d'au moins huit opérateurs de réseaux mobiles différents dans le monde et pourrait offrir une couverture voix et données sans avoir besoin des terminaux au sol que ses clients utilisent actuellement dans « les années à venir », ", a déclaré le partenaire américain de Starlink, T-Mobile, dans un communiqué.

The Starlink achievement is the latest example of how satellites and cellular base stations are converging. A handful of companies are exploiting cheaper satellite fabrication and launch costs, as well as adapting existing technologies such as beamforming, to bridge the several hundred kilometers between mobile phones and orbiting satellites. Among the many new wrinkles those companies have to iron out is the fact that for the first time, the towers themselves are the mobile component of the network: Low Earth orbit (LEO) satellites move at tens of thousands of kilometers an hour, so they have little time to communicate with any one mobile phone on the Earth’s surface.

La réalisation Starlink est le dernier exemple de la façon dont les satellites et les stations de base cellulaires convergent. Une poignée d'entreprises exploitent les coûts de fabrication et de lancement de satellites moins chers, et adaptent les technologies existantes telles que la formation de faisceaux, pour combler les plusieurs centaines de kilomètres entre les téléphones mobiles et les satellites en orbite. Parmi les nombreux nouveaux problèmes que ces entreprises doivent aplanir, il y a le fait que, pour la première fois, les tours elles-mêmes constituent la composante mobile du réseau : les satellites en orbite terrestre basse (LEO) se déplacent à des dizaines de milliers de kilomètres par heure, ils ont peu de temps pour communiquer avec un seul téléphone mobile à la surface de la Terre.

The companies competing to solve these problems have so far sent and received text messages on conventional phones via a commercial satellite (Huawei/China Telecom; Lynk Global; Apple/Globalstar) and performed voice and data calls over 5G via an experimental satellite (AST SpaceMobile) as IEEE Spectrumhas reported. Investors have taken notice: Lynk Global is going public in a deal that values the company at up to US $800 million while AT&T, Google, and Vodafone recently invested in AST SpaceMobile, which has a market capitalization of $674.6 million.

Les entreprises en compétition pour résoudre ces problèmes ont jusqu'à présent envoyé et reçu des messages texte sur des téléphones conventionnels via un satellite commercial (Huawei/China Telecom ; Lynk Global ; Apple/Globalstar) et effectué des appels vocaux et de données via 5G via un satellite expérimental (AST SpaceMobile ) comme l'a rapporté IEEE Spectrum. Les investisseurs l'ont remarqué : Lynk Global entre en bourse dans le cadre d'un accord qui valorise l'entreprise jusqu'à 800 millions de dollars américains, tandis qu'AT&T, Google et Vodafone ont récemment investi dans AST SpaceMobile, dont la capitalisation boursière s'élève à 674,6 millions de dollars.

“I recall many discussions 10 years ago where the mobile operators told the satellite people, ‘Your price points are way too high.’ This has totally changed due to more availability of the technology, more agile development, and a different approach to failure.”—ANDREAS KNOPP, UNIVERSITY OF THE BUNDESWEHR

"Je me souviens de nombreuses discussions il y a 10 ans, au cours desquelles les opérateurs de téléphonie mobile disaient aux responsables des satellites : "Vos prix sont bien trop élevés. " Cela a totalement changé en raison d'une plus grande disponibilité de la technologie, d'un développement plus agile et d'une approche différente de l'échec. »—ANDREAS KNOPP, UNIVERSITÉ DE LA BUNDESWEHR

Until very recently, satellites could not connect to mobile phones hundreds of kilometers below. The sort of satellite phones people took on expeditions to more remote places have chunky antennas, require clear lines of sight to multiple satellites, and take a while to acquire a signal. Integrating terrestrial and satellite cellular networks isn’t as easy as moving between cell towers and handing off the signal from one to the next.

Jusqu’à tout récemment, les satellites ne pouvaient pas se connecter aux téléphones portables à des centaines de kilomètres plus bas. Les types de téléphones satellites que les gens emportaient lors d'expéditions dans des endroits plus éloignés ont de grosses antennes, nécessitent une visibilité directe sur plusieurs satellites et prennent un certain temps pour acquérir un signal. L’intégration de réseaux cellulaires terrestres et satellitaires n’est pas aussi simple que de se déplacer entre les tours de téléphonie cellulaire et de transmettre le signal de l’une à l’autre.

Indeed, the task is so difficult that one research group built an experimental application to help an Internet-connected livestock truck equipped with its own computer switch to an onboard Starlink ground station when the truck loses the cellular network signal. Achieving a seamless integration of terrestrial and nonterrestrial networks is the ultimate goal, says study coauthor Melisa López, a wireless communications researcher at the University of Aalborg in Denmark.

En effet, la tâche est si difficile qu'un groupe de recherche a construit une application expérimentale pour aider un camion à bétail connecté à Internet et équipé de son propre ordinateur à passer à une station au sol Starlink embarquée lorsque le camion perd le signal du réseau cellulaire. Parvenir à une intégration transparente des réseaux terrestres et non terrestres est l'objectif ultime, déclare Melisa López, co-auteure de l'étude et chercheuse en communications sans fil à l'Université d'Aalborg au Danemark.

Starlink doesn’t explain many details of its 4G connection, but existing commercial constellations reveal several of the building blocks of seamless satellite cellular connections, and researchers have published at least one promising lead for future constellations.

Starlink n'explique pas beaucoup de détails sur sa connexion 4G, mais les constellations commerciales existantes révèlent plusieurs des éléments constitutifs des connexions cellulaires par satellite transparentes, et les chercheurs ont publié au moins une piste prometteuse pour les futures constellations.

Three Keys to Connecting Phones to Satellites

Instead of redesigning mobile phones to be more like satellite phones, companies are redesigning the satellite network to meet mobile phones more than halfway. They are making the antennas on the satellites much bigger in their scramble to turn satellites into cellphone towers. For example, AST SpaceMobile’s first satellites had antennas with surface areas of 64 square meters, followed by second generation satellites with 128 m2 antennas, with plans for going up to 400 m2. Starlink’s new v2mini satellite antennas are 6.21 m2, but Starlink plans even larger cellular-compatible satellites that it will launch when its larger Starship rocket is available.

Trois clés pour connecter les téléphones aux satellitesAu lieu de repenser les téléphones mobiles pour qu'ils ressemblent davantage à des téléphones par satellite, les entreprises repensent le réseau satellite pour répondre aux téléphones mobiles à plus de la moitié du chemin. Ils agrandissent considérablement les antennes des satellites dans le but de transformer les satellites en tours de téléphonie mobile. Par exemple, les premiers satellites d'AST SpaceMobile avaient des antennes d'une superficie de 64 mètres carrés, suivis par les satellites de deuxième génération avec des antennes de 128 m2, avec des plans pour aller jusqu'à 400 m2. Les nouvelles antennes satellite v2mini de Starlink mesurent 6,21 m2, mais Starlink prévoit des satellites compatibles cellulaires encore plus grands qu'il lancera lorsque sa plus grande fusée Starship sera disponible.

Companies are also making their satellites more like cellphone towers by flying them lower than before. For the first few decades of the space age, communications satellites were inserted into geosynchronous orbits much higher above the Earth, where they could cover a large portion of the planet’s surface for a relatively long period of time. However, those satellites handled far fewer devices than exist today.

Les entreprises font également en sorte que leurs satellites ressemblent davantage à des tours de téléphonie mobile en les faisant voler plus bas qu’auparavant. Au cours des premières décennies de l’ère spatiale, les satellites de communication étaient insérés sur des orbites géosynchrones bien plus élevées au-dessus de la Terre, où ils pouvaient couvrir une grande partie de la surface de la planète pendant une période de temps relativement longue. Cependant, ces satellites ont géré beaucoup moins d’appareils qu’il n’en existe aujourd’hui.

The advent of smaller and cheaper satellites and cheaper launch costs in the last decade or so have enabled business models that rely on many cheaper satellites flown in low Earth orbit. These new satellites won’t last as long but will be better able to detect the weak signals from mobile phones on the surface and handle their growing traffic.

L’avènement de satellites plus petits et moins chers et les coûts de lancement moins élevés au cours de la dernière décennie ont permis des modèles commerciaux qui s’appuient sur de nombreux satellites moins chers pilotés en orbite terrestre basse. Ces nouveaux satellites ne dureront pas aussi longtemps mais seront mieux à même de détecter les signaux faibles des téléphones mobiles en surface et de gérer leur trafic croissant.

SpaceX’s Starlink network can connect directly to an off-the-shelf cellphone, potentially eliminating the need for bulky satellite phones.STARLINK

Le réseau Starlink de SpaceX peut se connecter directement à un téléphone portable disponible dans le commerce, éliminant ainsi potentiellement le besoin de téléphones satellites encombrants.STARLINK

“I recall many discussions 10 years ago where the mobile operators told the satellite people, ‘Your price points are way too high.’ This has totally changed due to more availability of the technology, more agile development, and a different approach to failure,” says Andreas Knopp, a signal processing engineer at the University of the Bundeswehr in Munich.

"Je me souviens de nombreuses discussions il y a 10 ans, au cours desquelles les opérateurs de téléphonie mobile disaient aux responsables des satellites : "Vos niveaux de prix sont bien trop élevés. " Cela a totalement changé en raison d'une plus grande disponibilité de la technologie, d'un développement plus agile et d'une approche différente de l'échec. », explique Andreas Knopp, ingénieur en traitement du signal à l'Université de la Bundeswehr à Munich.

Another contributor is improved beamforming, which is how a transmitting device calculates the best way to direct its signal to reach a particular recipient, without interfering with other recipients. That may involve bouncing a signal off a building or mountainside, from terrestrial towers, or it may involve precise targeting of a narrow, fast-moving signal, from a satellite moving tens of thousands of kilometers per hour.

Un autre contributeur est l'amélioration de la formation de faisceaux, qui permet à un appareil émetteur de calculer la meilleure façon de diriger son signal pour atteindre un destinataire particulier, sans interférer avec les autres destinataires. Cela peut impliquer de faire rebondir un signal sur un bâtiment ou à flanc de montagne, depuis des tours terrestres, ou cela peut impliquer le ciblage précis d'un signal étroit et rapide, provenant d'un satellite se déplaçant à des dizaines de milliers de kilomètres par heure.

More sophisticated beamforming can involve sending the same signals from multiple antennas so that the signal’s reinforce each other, a bit like when sound waves harmonize. Anyone who has tuned a home speaker system to provide the best sound at the point of a particular couch has done beamforming, probably with the help of sophisticated software in the background.

Une formation de faisceau plus sophistiquée peut impliquer l’envoi des mêmes signaux à partir de plusieurs antennes afin que les signaux se renforcent mutuellement, un peu comme lorsque les ondes sonores s’harmonisent. Quiconque a réglé un système de haut-parleurs domestique pour fournir le meilleur son à un endroit donné d'un canapé particulier a effectué la formation de faisceaux, probablement avec l'aide d'un logiciel sophistiqué en arrière-plan.

In the future, it may be worth spreading the task of beamforming across even more satellites than now, write the authors of a pair of recent papers. A scenario floated in one of the studies is the use of more than two dozen tiny satellites flying in close formation to replicate the work done today by one cellular-compatible satellite. “Each of these satellites is now independent, with its own components. The main aspect is this synchronization algorithm, which has to align frequency, phase, and the time for the signals to arrive coherently,” says Diego Tuzi, a graduate student studying signal processing at the University of the Bundeswehr who, together with Knopp, is a coauthor on one of those recent papers.

À l'avenir, il pourrait être utile de répartir la tâche de formation de faisceaux sur encore plus de satellites qu'aujourd'hui, écrivent les auteurs de deux articles récents. Un scénario évoqué dans l'une des études est l'utilisation de plus de deux douzaines de minuscules satellites volant en formation rapprochée pour reproduire le travail effectué aujourd'hui par un satellite compatible cellulaire. « Chacun de ces satellites est désormais indépendant, avec ses propres composants. L'aspect principal est cet algorithme de synchronisation, qui doit aligner la fréquence, la phase et le temps pour que les signaux arrivent de manière cohérente », explique Diego Tuzi, un étudiant diplômé étudiant le traitement du signal à l'Université de la Bundeswehr qui, avec Knopp, est un coauteur de l’un de ces articles récents.

For now, what Starlink and its competitors are offering is very little, though it is a necessary step. “It’s better than nothing,” says Thomas Delamotte, another coauthor on the recent paper and a signal processing engineer at the University of the Bundeswehr, “but if you want to have a long-term perspective we will need new approaches to make 6G ubiquitous.”

Pour l’instant, ce que proposent Starlink et ses concurrents est très peu, même si c’est une étape nécessaire. "C'est mieux que rien", déclare Thomas Delamotte, autre co-auteur de l'article récent et ingénieur en traitement du signal à l'Université de la Bundeswehr, "mais si vous voulez avoir une perspective à long terme, nous aurons besoin de nouvelles approches pour rendre la 6G omniprésente. .»