Mobiele communicatie altijd en overal via de satelliet

Snel en efficiënt mobiel communiceren als je telefoon geen bereik heeft? Het kan via een satelliet die is aangesloten op het aardse 5G-netwerk. Om dat te realiseren, is nauwe samenwerking tussen diverse partijen nodig. TNO organiseert op 30 september en 1 oktober een seminar waar de spelers elkaar ontmoeten.

Mobiele communicatienetwerken bieden lang niet overal dekking en dat leidt tot beperkingen. Neem een container met vlees die van Buenos Aires onderweg is naar Rotterdam. Als de ontvanger wil controleren of de temperatuur midden op de oceaan misschien te hoog oploopt, dan is dat nu onmogelijk. Een combinatie van een warmtesensor, het ‘Internet of Things’ en een satelliet die contact maakt met het 5G-netwerk kan een oplossing vormen.

Televisiebeelden doorgeven

Er zijn meer toepassingen voor de combinatie van satellietcommunicatie en het razendsnelle 5G, dat het huidige 4G-netwerk gaat vervangen. Denk aan een wandelaar die geen bereik heeft als hij in nood komt in een afgelegen gebied of aan televisiecamera’s die via een satelliet beelden doorgeven.

“Denk aan een wandelaar die geen bereik heeft als hij in nood komt in een afgelegen gebied”

In het geval dat een communicatiemast vanwege een natuurramp beschadigd is, blijft de behoefte om met vertrouwde apparatuur te communiceren. Satellietnetwerken zijn dan ook nu al een alternatief, maar die vereisen omschakeling naar een satelliettelefoon en die werkt vaak anders dan de eigen telefoon. Zeker in noodgevallen is dat ongewenst.

Wereldwijde dekking

Koppeling van 5G en satellietcommunicatie kan wel wereldwijde dekking met een gewone mobiele telefoon gaan bieden. Daarvoor zijn netwerken van honderden Low-Earth Orbit (LEO) satellieten voorzien, die werken met dezelfde radio-interface als de aardse 5G basisstations. Omdat een satelliet snel beweegt en slechts gedurende beperkte tijd de communicatie kan verzorgen, moeten opeenvolgende satellieten de verbinding met een mobiele telefoon steeds van elkaar overnemen. TNO ontwikkelt Inter Satellite Links die met laserbundels werken voor de communicatie tussen de satellieten.

“TNO ontwikkelt Inter Satellite Links die met laserbundels werken voor de communicatie tussen de satellieten”

Om de beschikbare radiofrequenties zo efficiënt mogelijk te gebruiken, krijgt een 5G satelliet een array-antenne, waarmee een groot aantal bundels wordt uitgezonden die ieder een apart gebied van de aarde bestrijken. Door deze bundels stuurbaar te maken, blijft zo’n bundel zo lang mogelijk hetzelfde gebied bedekken, ook al vliegt de satelliet op hoge snelheid boven het aardoppervlak. TNO heeft ruime ervaring met deze antennes voor radartoepassingen en gebruikt die ervaring voor de ontwikkeling van array-antennes voor satellietnetwerken.

Technische aanpassingen

Satellietcommunicatie werkt niet wanneer er obstakels zijn tussen telefoon en satelliet. Dat valt te ondervangen met een ‘relay’ die wel met de satelliet communiceert. Een container die diep in het ruim van een schip staat, kan daarmee gebruikmaken van het communicatiekanaal van een andere container die vrij zicht heeft op de satelliet.

“Satellietcommunicatie werkt niet wanneer er obstakels zijn tussen telefoon en satelliet, maar dat valt te ondervangen met een relay”

Met inbreng van TNO is inmiddels een netwerk gebouwd, dat tests met de link tussen 5G en satellieten faciliteert. Dat maakt het onder andere mogelijk om het effect te testen van de vertraging die ontstaat bij het communiceren met satellieten, die ver boven het aardoppervlak vliegen. Slimme aanpassingen aan de applicaties en de dataprotocollen minimaliseren het effect van die vertraging.

5G Satcom seminar

Alle technische aanpassingen moeten natuurlijk wel gerealiseerd worden. Commerciële aanbieders, overheden en kennisinstellingen ontmoeten elkaar daarom in het 3GPP standaardisatie-overleg, dat specificaties voor de integratie van 5G en satellietcommunicatie vaststelt.

De standaardisatie krijgt steun van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA, bijvoorbeeld in het ARTES ALIX-project. TNO speelt daarin een actieve rol en stimuleert andere partijen ook actief te worden in de standaardisatie van satelliet 5G.

Naast de standaardisatie van de techniek is het essentieel dat de aanbieders van satellietcommunicatie, aardse mobiele communicatie en klanten elkaar opzoeken en praten over toepassingen. TNO organiseert daarom op 30 september en 1 oktober in Den Haag het 5G Satcom seminar. Meer over deze voor alle partijen onmisbare bijeenkomst op www.5gsatcom.nl.