Nel futuro telefonia mobile avranno sempre più peso le tecnologie satellitari. A dirlo è il report “Will Leo satellite Direct-to-Cellular networks make traditional mobile networks obsolete?” di Strand Consult, in cui comunque sottolinea che l’utilizzo di satelliti in orbita bassa Leo come quelli di Starlink non potranno, almeno nel breve termine, rendere obsoleti le reti di telefonia mobile terrestri. Anzi, le due tecnologie coesisteranno e ciascuna avrà un ruolo differente all’interno dell’ecosistema della comunicazione.
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Futuro telefonia mobile e reti satellitare: il punto a febbraio 2025
Il report analizza in particolare le potenzialità e le sfide delle reti Leo Direct-to-Cell (D2C), che permettono a uno smartphone di uso comune di comunicare con i satelliti in orbita bassa. Questa tecnologia, ad esempio, è stata sfruttata da Vodafone per realizzare la prima videochiamata spaziale. Ad oggi esistono diversi ostacoli di natura tecnica, economica e regolatori che impediscono i satelliti Leo di soppiantare le reti terrestri in 4G e 5G.
“La premessa secondo cui i servizi D2C satellitari Leo renderebbero le reti cellulari terrestri ridondanti ovunque offrendo la parità di servizio appare molto improbabile, e certamente non con l’attuale generazione di satelliti Leo in fase di lancio. L’altitudine dei satelliti Leo (300 – 1200 km) e le bande di frequenza utilizzate per la maggior parte dei servizi cellulari terrestri (da 600 MHz a 5 GHz) rendono molto difficile e persino poco pratico raggiungere la parità di qualità e capacità con le reti cellulari terrestri esistenti“, scrive Strand Consult.
Le difficoltà dal punto di vista tecnico
Dal lato tecnico, le reti Leo Direct-to-Cell devono ancora risolvere il problema della perdita di segnale nello spazio libero e garantire la connettività in uplink da dispositivi mobili a bassa potenza con antenne omnidirezionali. I satelliti sono in grado di trasmettere i dati ad alta velocità verso lo smartphone ma hanno più difficoltà nel percorso opposto, in quanto posizionati tra 300 e 1.200 Km dalla superficie terrestre.
I dispositivi cellulari poi trasmettono a bassa potenza (23-20 dBm) e questo rende più laborioso gestire i dati in uscita verso il satellite, in particolare se ci si trova al chiuso. C’è inoltre il problema che i segnali da più terminali possa sovrapporsi creando interferenze.
“La fisica ci dice come un segnale perde la sua forza (o potenza) su una distanza pari al quadrato della distanza dalla sorgente del segnale stesso (il trasmettitore della stazione base o il dispositivo del consumatore). Ciò vale universalmente per tutte le onde elettromagnetiche che viaggiano nello spazio libero. – spiega Strand Consult – La fisica ci dice anche come la forza di un segnale dipende dalla frequenza dell’onda elettromagnetica. Maggiore è la frequenza del segnale, maggiore è l’energia assorbita, dispersa o attenuata mentre si propaga nello spazio o in un mezzo”.
“Ciò significa che all’aumentare della frequenza di un segnale, – continua lo studio – l’intensità del segnale diminuisce più rapidamente su una determinata distanza rispetto alle frequenze più basse, anche in condizioni ideali. Questa dipendenza è una proprietà fondamentale della propagazione delle onde elettromagnetiche e diventa sempre più significativa quando la frequenza operativa aumenta, come nelle bande delle onde millimetriche o dei terahertz”.
In fase di downlink lo studio riferisce come un segnale cellulare terrestre copre in genere un raggio compreso tra 500 m e 5 Km e deve affrontare numerosi ostacoli nel suo percorso. Al contrario, un segnale satellitare Leo percorre una distanza importante per raggiungere la superficie (anche 550 Km) ma si muove liberamente nello spazio finché non penetra negli edifici o altri oggetti prima di raggiungere il dispositivo dell’utente.
L’80% del traffico cellulare mobile avviene proprio all’interno delle case, sul posto di lavoro, luoghi pubblici e nei sistemi di trasporto sotterraneo. A seconda della densità abitativa, gli edifici possono bloccare il segnale satellitare, diminuendo di pari passo la qualità del servizio per l’utente finale.
Stand Consult porta l’esempio di un’antenna avanzata (AAS) terrestre 5G 3,5 GHz a 2,5 km da un ricevitore con un sistema satellitare Leo a 550 km di altitudine. In questo caso la larghezza di banda disponibile non è sufficiente per usufruire di servizi 5G di ultima generazione. A parità di condizioni, la perdita di segnale sarebbe 50mila volte più debole di un segnale terrestre alla stessa frequenza.
“I requisiti del sistema satellitare per raggiungere la parità con un sistema di comunicazione terrestre sono poco pratici (ma non impossibili)“, si legge nello studio. Detto questo, l’utilizzo del Direct-to-Cell sarebbe in grado di ridurre “significativamente la complessità e i costi di progettazione, rendendo probabilmente un tale sistema antieconomico“.
Le difficoltà dal punto di vista normativo
Ci sono poi ostacoli dal punto di vista normativo come la concessione delle licenze per lo spettro, che gli operatori satellitari devono condividere con i gestori mobili terrestri. Altrimenti devono garantire lo spettro satellitare dedicato. Anche evitare l’interferenze tra le reti satellitari e quelle tradizionali richiede accordi per la gestione dello spettro. In Europa ad oggi il quadro normativo è frammentato e le licenze nazionali sono molto differenti tra loro.
Per tutti questi motivi le reti D2C rimarranno probabilmente un soluzione completare e su scala ridotta delle reti mobili terrestri piuttosto che una vera alternativa. Starlink di Elon Musk rappresenta ad oggi la prima azienda in grado di fornire una risposta concreta al problema del digital divide a livello globale con una rete di quasi 7mila satelliti operativi in orbita bassa e più di 300 di Gen2 con funzionalità Direct-to-Cell (D2C). L’obiettivo è arrivare a 30mila satelliti Gen2, anche se non stati resi ufficiali le tempiste per raggiungere tale numero.
Starlink al di fuori degli Stati Uniti è stato criticato per non aver aderito alle normative di licenza locali, come è successo in India, Francia e Sud Africa, ma per evitare tensioni con i Governi e fornitori di telecomunicazioni dovrà necessariamente cercare di essere più collaborativa. Altre realtà come Kuiper di Amazon e OneWeb di Eutelsat sembrano molto più indietro rispetto a Starlink.
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