Las redes integradas espacio-aire-tierra (SAGIN, por sus siglas en inglés) están concebidas para proporcionar servicios de red fluidos a usuarios espaciales, aéreos, marítimos y terrestres, satisfaciendo los requisitos futuros de la red en comunicaciones y redes interconectadas en todo momento, en todos los dominios y en todo el espacio.
Desde la perspectiva del mercado y el desarrollo empresarial, tanto los usuarios particulares como los industriales han mostrado una demanda cada vez mayor de una integración perfecta entre las comunicaciones satelitales y terrestres. Los usuarios particulares tienen necesidades cambiantes en cuanto a la comunicación móvil personal, esperando una cobertura continua y acceso ubicuo en cualquier momento y lugar. Los usuarios industriales, por otro lado, requieren conectividad ubicua proporcionada por redes satelitales y terrestres para comunicaciones de emergencia, transporte, cobertura marítima y escenarios de baja altitud.
La arquitectura de la red integrada de satélite y tierra se puede dividir principalmente en modo de retransmisión por satélite y modo de conexión directa terminal-satélite. Este último incluye la conexión directa tradicional de terminales basada en protocolos privados, la conexión directa terminal-satélite 3GPP NTN y la conexión de terminales comerciales sin modificar, lo que permite la cobertura en diferentes escenarios y la complementariedad de la red.
Modo de retransmisión por satélite
El modo de retransmisión por satélite implica terminales de usuario, dispositivos específicos para cada escenario, redes espaciales y terrestres, y acceso de los usuarios a estaciones terrestres o Wi-Fi. Los usuarios se conectan a los satélites mediante estaciones de usuario dedicadas, que actúan como transmisores de enlace. Este modo es idóneo para escenarios con alta concentración de usuarios y rutas de movilidad definidas, sustituyendo la conexión por fibra óptica cableada. Actualmente, se utiliza ampliamente en la cobertura de escenarios especiales y en comunicaciones de emergencia en diversos sectores.
Modo de conexión directa tradicional entre terminal y satélite
En este modo, los teléfonos celulares están equipados con chips de comunicación satelital para conectarse a los satélites, mientras que estos se conectan a la red celular central a través de pasarelas, lo que permite la intercomunicación. Los satélites y las redes celulares operan con arquitecturas, sistemas y frecuencias independientes.
Este modo tradicional colabora principalmente con satélites en órbita, sin necesidad de licencias de frecuencia. Las estaciones base celulares y las redes centrales permanecen sin cambios, y los terminales pueden interconectarse mediante actualizaciones multimodo y el despliegue de dispositivos de puerta de enlace. Este modo ofrece la ventaja de un despliegue rápido y permite cubrir con prontitud las necesidades de las zonas sin cobertura celular para comunicaciones de emergencia y la recopilación de datos en áreas remotas. Sin embargo, debido a las limitaciones actuales de los satélites en órbita, solo admite servicios de mensajería, voz y banda estrecha, lo que dificulta satisfacer las necesidades de los servicios de banda ancha. Además, el sector se ve limitado por sistemas de comunicación cerrados, lo que resulta en despliegues a pequeña escala y altos costos.
Modo de conexión directa terminal-satélite 3GPP NTN
El modo de conexión directa terminal-satélite 3GPP NTN es un modelo de red importante para la futura comunicación integrada entre satélite y tierra. Incluye dos arquitecturas de red: NTN satelital basada en carga útil transparente y NTN satelital basada en arquitectura de carga útil regenerativa.
• NTN satelital basada en arquitectura de carga útil transparente : La carga útil transparente actúa como un nodo repetidor en la red. Modifica la frecuencia portadora de la señal de RF de enlace ascendente, la filtra y amplifica antes de transmitirla en el enlace descendente, mientras que la forma de onda de la señal permanece inalterada. La estación de puerta de enlace solo transmite la señal, y diferentes satélites transparentes pueden conectarse a la misma estación base terrestre.
· NTN satelital basada en arquitectura de carga útil regenerativa : En esta arquitectura, la carga útil de reenvío regenerativo actúa como una carga útil efectiva que convierte y amplifica la señal de RF de enlace ascendente antes de transmitirla en el enlace descendente. Funciona de manera similar a tener capacidades parciales de estación base y red central en el satélite, incluyendo enlace ascendente DU, enlace ascendente de estación base, enlace ascendente UPF, enlace ascendente de red central simplificada y otros modos. Además, la carga útil del satélite puede proporcionar enlaces entre satélites, lo que permite que el equipo de usuario (UE) acceda a la red central a través de enlaces entre satélites, y los gNB en diferentes satélites pueden conectarse a la misma red central terrestre.
Conexión directa terminal-satélite sin modificar
La arquitectura de conexión directa terminal-satélite sin modificar no altera el terminal móvil, y el satélite y la estación base se personalizan para adaptarse al terminal celular y al protocolo de interfaz aérea, permitiendo así la conexión de smartphones sin modificar a la red satelital. Esta arquitectura no puede utilizar la constelación en órbita y requiere el uso de frecuencias celulares terrestres para resolver problemas de licencias y licencias de frecuencia. Además, requiere un diseño personalizado de la constelación y de la estación base satelital, lo cual es complejo y costoso de implementar, pero resulta adecuada para la etapa inicial de la construcción de la red. Cuando la tasa de penetración de los servicios NTN es baja, los servicios satelitales pueden promoverse rápidamente.
En el futuro, SAGIN representa un objetivo importante para el desarrollo de futuras redes y una tendencia inevitable para el desarrollo integrado de las comunicaciones móviles y las comunicaciones por satélite.
