Д.Б. Пайсон, Ю.И. Дюгованец, С.А. Гавриш, Управление исследований и инноваций Сбера

Дисклеймер: изложенное является аналитическим материалом, подготовленным группой сотрудников Управления исследований и инноваций на основании информации, имеющейся в открытом доступе. Выводы авторов не являются официальным прогнозом ПАО Сбербанк.

ВАЖНЫЙ АПДЕЙТ. Apple не представила спутникового функционала в презентации своих новых продуктов 14 сентября. Наши оценки технических возможностей и потенциала подобных решений остаются в силе, вопрос в том, посчитает ли компания целесообразным внедрить что-то подобное в одной из следующих версий iPhone. В любом случае, сильнее всех пострадала Globalstar, чьи акции существенно упали в цене по итогам несостоявшегося анонса - и несостоявшегося партнерства.

В преддверии презентации нового iPhone (запланирована на 14 сентября 2021 г., 20:00 МСК; ссылка на трансляцию) в сеть просочились слухи о введении в функционал смартфона спутниковой связи. До этого ни один обычный смартфон не был в состоянии непосредственно связаться со спутником. В настоящем обзоре мы предлагаем свой прогноз в отношении будущих спутниковых функций iPhone и особенностей их реализации.

I. Новый iPhone и спутниковый функционал: слухи и уточнения

30 августа 2021 г. со ссылкой на известного независимого аналитика Мин-Чи Куо (Ming-Chi Kuo) околотехнические СМИ сообщили, что планируемый к анонсу в сентябре iPhone 13 будет иметь возможность прямого подключения к низкоорбитальной спутниковой группировке для звонков и обмена сообщениями вне зоны покрытия сетями 4G и 5G. Соответствующая функциональность будет реализована с помощью кастомизированного чипа Qualcomm X60, партнером в части спутниковой связи возможно выступит Globalstar. 

Вскоре Bloomberg со ссылкой на неназванного инсайдера уточнил планы Apple:

• Первый из внедряемых компонентов (рабочее название «Экстренное сообщение через спутник», Emergency Message via Satellite) будет интегрирован в приложение Message как третий протокол наряду с SMS и iMessage; «спутниковые» реплики будут на сером фоне вместо зеленого или голубого. Предполагается, что этот протокол будет ограничивать длину сообщения до примерной фразы «Emergency SOS» и позволит направить такое сообщение тому или иному контакту. Сигнал о таком сообщении прозвучит у получателя, даже если оповещения выключены. Возможно, компонент также будет поддерживать голосовую связь.

• Второй компонент позволит пользователям сообщить об аварии — пожаре, автокатастрофе, падении самолета или терпящем бедствие корабле. Система будет построена по принципу диалога с предзаданными вариантами ответов и позволит пользователю уточнить ситуацию — какое именно ЧП случилось и в чём конкретно опасность для людей (человек за бортом, угроза применения оружия, травмы и т.д.). Система оповестит спасательную службу и сразу сообщит необходимую информацию о пользователе: местоположение, медицинский идентификатор, возраст, рост, вес, историю болезни и т.д.

Также предусмотрен механизм информирования пользователя о том, как лучше найти спутниковый сигнал (например, выйти на указанное открытое место). Кроме того сообщается, что компоненты будут работать не во всех странах, а исходя из местного законодательства и доступности диапазонов спутниковой связи. Другой источник Bloomberg (цитируется в той же статье) предостерег, что необходимые для спутниковой связи аппаратные доработки iPhone, возможно, будут реализованы не в следующей модели, а через одну. Также информатор не исключил, что обсуждаемые функции к моменту релиза поменяются или от них вовсе откажутся.

Если эти функции будут реализованы даже в самом лапидарном виде, Apple выведет на рынок уникальный продукт, поскольку существующие и развертываемые сети персональной спутниковой связи рассчитаны либо на групповое подключение абонентов через наземные устройства-шлюзы (Starlink, OneWeb), либо на использование специализированных спутниковых телефонов (Iridium, Thuraya, Globalstar), которые хотя и демонстрируют условное «смартфоноподобие» в своих последних инкарнациях, до сих пор являются тяжелыми и дорогостоящими специализированными решениями. Предлагаемая же схема предполагает прямой сигнал с обычного iPhone «через космос» без использования, судя по всему, дополнительного навесного оборудования — «жакета».

II. Кто еще на рынке?

В настоящее время решений для прямой связи «спутник — смартфон» на рынке нет. Над системами непосредственного спутникового подключения мобильных телефонов без использования дополнительных шлюзов и модемов в зонах, где отсутствует наземное сотовое покрытие, работают американские компании AST & Science (группировка SpaceMobile) и Lynk Global, однако они сталкиваются с трудностями как технического, так и регуляторного характера из-за необходимости разворачивать очень большие (до 900 кв. м.) антенны на спутниках на популярной орбите 700 км.

По сведениям Мин-Чи Куо, партнером Apple по созданию «космического яблочного сегмента» может выступить компания Globalstar, один из пионеров рынка персональной спутниковой связи 2000-х, в настоящее время находящаяся в состоянии упадка. В России Globalstar на территории страны представляет дочерняя компания Ростелекома — РТКОММ.

В случае, если обсуждаемые планы Apple окажутся реальностью, нынешний ландшафт на формирующемся рынке персональной спутниковой связи претерпит существенные изменения, а дальнейшее развитие концепции «iPhone плюс спутник» при решении, впрочем, сложных и неоднозначных организационно-технических проблем, может изменить рынок радикально.

III. Почему это важно

Если Apple всерьез войдет в рынок, она способна его существенно видоизменить за счет эффекта масштаба. Хотя сами по себе «тревожные SMS» являются довольно ограниченным функционалом, выход Apple на этот рыночный сегмент может оказаться только первым шагом. Куда компания двинется дальше — покажет время.

Новая функция станет отраслевым стандартом. В своем текущем наиболее вероятном виде (отправка SOS-сообщений на спутник) инициатива Apple является первым шагом на пути построения прямой связи обычного смартфона со спутником. Учитывая масштаб и уровень технологических решений, создаваемых корпорацией, можно ожидать, что новая функция станет ориентиром для других производителей смартфонов, и в первую очередь Google придется учитывать этот фактор при развитии ОС Android.

Впрочем, из-за довольно узкой целевой аудитории у спутниковой связи прогнозировать, что функция станет решающим фактором при выборе того или иного устройства, преждевременно.

Потеснятся существующие «спутниковые» игроки. Если окажется, что у Apple есть четкая программа перехода от SOS-сигнала к глобальному спутниковому ШПД в интернет (например, через развертывание собственной группировки), рынок претерпит следующие изменения:

• Операторы спутниковой голосовой связи и узкополосного интернета типа Iridium, Inmarsat, Thuraya будут вынуждены существенно потесниться и на массовый рынок смогут выйти только через партнерство с производителями смартфонов.

• Операторы спутникового широкополосного интернета (Starlink, OneWeb) также будут вынуждены искать партнерства с производителями смартфонов и дорабатывать свои системы, т.к. предлагаемый сейчас доступ к космическому интернету через дополнительное устройство-шлюз резко потеряет в привлекательности.

Сотовые операторы под давлением. Если обе смартфонные ОС действительно «выйдут в космос» через неспециализированные смартфоны, действующие сотовые операторы обнаружат сильного конкурента. Говорить о «дисрапте» рынка сотовой связи, конечно, преждевременно (задержка сигнала через спутник, ограниченность пропускной способности каналов, узость спектра и прочие факторы ставят естественный предел росту этого сегмента), однако в планах развития операторам придется учитывать спутниковый сегмент. Также вероятно развитие кооперации спутниковых и наземных операторов для формирования максимально бесшовного перехода пользователя из зоны обслуживания наземной сети в космическую.

IV. Сценарии развития iPhone

Прорывной сценарий: прямая связь iPhone — спутник

Наиболее вероятный партнер Apple — компания Globalstar — сейчас обеспечивает интернет вещей (IoT), голосовую связь, текстовые сообщения и подачу сигнала SOS со специальных мобильных устройств через свои собственные спутники и сеть наземных шлюзов в телефонную сеть общего пользования и интернет (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема связи Globalstar Источник: Globalstar

Наша гипотеза в том, что Apple будет использовать уже имеющиеся у Globalstar диапазоны частот и абонентское микрооборудование для передачи SOS-сигнала с iPhone. Базово аппаратная схема будет состоять, вероятно, из следующих основных компонентов:

Трансмиттер Globalstar. Оператор имеет действующие аппаратные решения для коммерческого IoT через спутник. Связь односторонняя — сигнал передается с устройства IoT на спутник и далее через шлюз и интернет идет к клиенту. Компания предлагает для встройки в устройства сторонних производителей ряд миниатюрных трансмиттеров для связи «устройство — спутник», например STХ3, STX-100 и др.

Рис. 2. Спутниковый трансмиттер STX3 Источник: Globalstar

У Globalstar уже сейчас есть работающие устройства с подчеркнуто низким энергопотреблением, способные посылать малые объемы данных на спутник. Полагаем, Apple в состоянии, применив свои ресурсы и компетенции в области инжиниринга и R&D, миниатюризировать трансмиттер и интегрировать его в архитектуру смартфона.

Чип Qualcomm. Новое поколение Snapdragon X65 5G Modem-RF System поддерживает в том числе диапазон n53 (2483,5 – 2495 МГц, т.е. часть S-диапазона), который закреплен за Globalstar в большинстве стран, а значит свободен от трафика чужих абонентов. Последние антенные модули Qualcomm (например, QTM547 mmWave) оснащены интеллектуальными системами подстройки апертуры и сопротивления антенн смартфона в реальном времени. Мы полагаем, что в связке с чипом такого рода модуль может способствовать работе iPhone на частотах Globalstar.

Антенны. Возможно, будут применены антенны, сходные по функционалу с антеннами устройств Globalstar, может быть, более слабые, но так или иначе способные «дотянуться» до спутника на отправку и прием пакета данных. Учитывая, что пакеты будут занимать какие-то десятки-сотни байт, а их компоновка и интерпретация будет проходить на борту смартфона, т.к. (со слов инсайдера Bloomberg) набор ситуаций и реакций будет предзадан и зашит приложение, нагрузка на сам радиоканал «общения» со спутником будет минимальна.

Для связи со спутником архитектуру смартфона необходимо будет модифицировать. Для отправки тревожного сигнала на спутник потребуется дополнительная антенна, работающая в диапазоне около 1,6 ГГц, аналогичная современным решениям Globalstar для интернета вещей.

Следует отметить, что устройства IoT от Globalstar на базе микротрансмиттеров обратным каналом «спутник-устройство» не оснащаются, и если «яблочная» схема будет предусматривать какую бы то ни было обратную связь, хотя бы «квитанцию» о приеме аварийного сообщения, его понадобится организовать дополнительно. В Globalstar обратный канал «телефон-спутник» работает в диапазоне 2,4-2,5 ГГц. Отметим, что в этот диапазон входит в 14-й канал Wi-Fi, который не используется для общедоступного Wi-Fi нигде, кроме Японии, поскольку лицензирован для использования Globalstar. Насколько наличие в телефоне контура Wi-Fi в этом смысле поможет делу, пока не ясно.

Кроме того, Globalstar в этом году договорился с Qualcomm о поддержке этого диапазона чипом X65, а инсайдер (цит. по Bloomberg) утверждал, что iPhone сможет давать пользователю указания куда и как встать, чтобы поймать сигнал со спутника. Так что, возможно, связь со спутником действительно будет двусторонней, хотя технические перспективы ее организации остаются туманными.

Консервативный сценарий: Apple и Globalstar будут развивать n53 на земле

Обсуждение планов взаимодействия Apple с Globalstar приводит к возникновению еще одной теоретически возможной альтернативы: связи со спутником у iPhone не будет вовсе, зато будет каким-то образом организовано использование диапазона 11,5 МГц правой части (2483,5 – 2495 МГц, он же n53) 14-го канала Wi-Fi на наземной инфраструктуре. Сейчас в этом канале практически нет зашумленности, т.к. он закреплен за Globalstar и используется крайне скромно. У Globalstar очень большие планы по развитию наземной связи в этом канале, в частности — по построению наземных частных LTE-сетей, в первую очередь предназначенных для интернета вещей (рис. 3).

Рис. 3. Планы по развитию диапазона n53

Источник: Globalstar, Презентация для инвесторов от 23 апреля 2021 г.

Также в годовом отчете Globalstar за 2020 г., стр. 9, приводятся следующие планы:

В декабре 2018 года мы успешно завершили процесс стандартизации «Проекта партнерства для третьего поколения» («3GPP») для спектра 11,5 МГц, на который было получено разрешение FCC[2]. В 3GPP эти частоты обозначены Band 53. Кроме того, в марте 2020 года мы объявили, что в рамках 3GPP одобрен вариант 5G для Band 53, который известен как n53. Эта новая полоса частот обеспечивает путь для интеграции нашего наземного сегмента с экосистемами сотовой связи и соответствующей инфраструктурой (выделено нами — ред.). В будущем ожидаются дополнительные изменения в 3GPP. (…) В феврале 2021 года Qualcomm Technologies анонсировала свой новый модем Snapdragon X65-RF System со встроенной поддержкой Band n53. Благодаря глобальной поддержке диапазона 5G для n53 в решениях Qualcomm Technologies наша потенциальная экосистема устройств значительно расширяется и включает самые популярные смартфоны, ноутбуки, планшеты, автоматизированное оборудование и другие модули IoT.

Возможно, Apple решила пойти по пути Nokia: В течение 2019 года мы заключили договор аренды полосы частот с Nokia, который позволит компании использовать Band 53 в своем оборудовании внутри страны. Nokia, таким образом, получает сертифицированный тип оборудования для продажи.

Пока нет ясности, как именно c точки зрения техники Globalstar собирается развивать наземное покрытие, однако очевидна взаимовыгодность предприятия для обоих участников: Globalstar сможет монетизировать использование пустующего диапазона, а Apple — предложить своим клиентам новый сервис на фактически эксклюзивных условиях. Это, однако, не менее смелая гипотеза, чем предположение об организации на новых iPhone двустороннего спутникового канала.

Опрошенные нами эксперты-радисты по-разному оценивают перспективы непосредственной интеграции спутникового функционала в новый iPhone. Все сходятся на том, что любая схема глобального спутникового широкополосного доступа (а скорее всего — и спутниковой голосовой связи) с использованием немодифицированных или незначительно модифицированных смартфонов немедленно «упрется» в пропускную способность, энергетику и доступность конкретных диапазонов частот. В любом случае, даже если отклониться от общепринятых сегодня представлений об «адекватной» архитектуре мобильных систем и присущих им ограничениях, с точки зрения чистой теории, организация подобных каналов связи потребовала бы развертывания монструозного космического сегмента (по замыслу сходного с аппаратами — «футбольными полями» SpaceMobile), призванного компенсировать сравнительную маломощность и неприспособленность существующих смартфонов для использования в сетях космической связи. Так или иначе, если Apple анонсирует хотя бы интеграцию трансмиттеров IoT для односторонней отправки SOS-сигналов, символическое и рыночное значение этого не очень большого шага переоценить будет крайне сложно.

P.S. 13 сентября Стив Возняк, сооснователь Apple, опубликовал у себя в твиттере ссылку на сайт своей новой космической компании — Privateer Space. Компания нацелена на то, чтобы «сделать космос безопасным и доступным для всего человечества». Возняк заявляет, что Privateer Space будет «не похожа на конкурентов», при этом подробностей пока не раскрывает и обещает презентацию стартапа на конференции AMOS 14-17 сентября 2021 г.

Возняк уже участвовал в «околокосмическом» стартапе Wheels of Zeus (WoZ) — компанию запустили в 2002 г., она занималась GPS-трекерами, но бизнес не взлетел и был ликвидирован в 2006 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ. ПРОФИЛИ ОСНОВНЫХ КОМПАНИЙ, ФИГУРИРУЮЩИХ В ПРОГНОЗЕ

Apple

Основана в 1977 г. в Калифорнии, США.

Выручка (2020): $274 515 млн

Чистая прибыль (2020): $57 411 млн

Рыночная стоимость (сент. 2020): $2,54 трлн

Число сотрудников (2020): 147 000

Публичная компания. Акционеры: свыше 20 тыс. институциональных и частных инвесторов

Специализируется на разработке и производстве смартфонов, компьютеров, планшетов, различных носимых устройств, устройств для дома и аксессуаров, а также сопутствующих услугах (облачные, картографические и др.).

В декабре 2019 г. в прессу просочились первые слухи о том, что в Apple собирают команду инженеров для создания некоего сервиса спутниковой связи. В конце августа 2021 года слухи получили продолжение: похоже, корпорация собирается внедрять возможность голосовой связи и отправки СМС через спутник с обычного смартфона. Позже Bloomberg сообщил, что всё ограничится отправкой SOS-сигнала на спутник. Вид сигнала при этом остается невыясненным. До этого какой-либо склонности корпорации к развитию космического сегмента связи не наблюдалось, хотя слухи о планах развертывания собственной группировки также бывали в прессе, но как дело более далекого будущего.

Globalstar

Основана в 1991 в США.

Рис. П-1. Некоторые финансовые показатели Globalstar, $ млн Источник: Globalstar

Рыночная стоимость (сент. 2021, после новости о кооперации с Apple): $4,4 млрд

Число сотрудников: 346

Публичная компания. Акционеры: фонд прямых инвестиций Thermo Capital Partners — 62%, 189 институциональных инвесторов, физлица.

Компания была основана как совместное предприятие оборонной Loral Corporation (ликвидирована в 1996 г.) и производителя чипов Qualcomm, позже к консорциуму инвесторов присоединились 8 других крупных компаний, среди которых Hyundai, Alcatel, Vodafone и др. Специализация Globalstar — мобильная спутниковая телефонная связь. Развертывание группировки КА продолжалось с 1998 по 2000 год. Ввиду узкого спроса и больших объемов инвестиций компания пришла к банкротству и добровольно провела его процедуру в 2002 году. Реструктуризация продолжалась до 2004 года, с 2007 года началось обновление группировки спутников и вывод новых продуктов на рынок (например, карманных SOS-аппаратов, компактных спутниковых модемов и др.).

Компания является одним из крупнейших в мире поставщиков мобильной спутниковой голосовой связи и услуг передачи данных. Группировка насчитывает 48 КА на околоземной орбите (высота 1414 км). От абонентских устройств через спутники сигнал бесшовно передаётся на наземные станции (gateway) Globalstar, а также управляемые операторами-партнёрами. От этих станций сигнал передается в общие телефонные сети. Компания предоставляет свои услуги в более чем 120 странах (в России компанию представляет дочерняя компания Ростелекома РТКОММ). Продукты компании включают в себя мобильные и стационарные спутниковые телефоны и пейджеры, мобильные аппараты для отправки сигнала бедствия, симплексные и дуплексные спутниковые модемы, пакеты услуг спутниковой связи. Решения компании применяются на удаленных объектах нефтегазовой и горнодобывающей промышленности, морских судах, пользуются спросом у путешественников, альпинистов, туристов.

Одним из важнейших активов компании являются лицензии на частоты диапазона 2,4835–2,5 ГГц — правую часть 14-го канала диапазона Wi-Fi. В большинстве стран мира этот диапазон свободен и закреплен за Globalstar. Компания периодически объявляет о попытках освоения этого диапазона для наземной связи, в последнее время — в контексте развития 5G (т.н. спектр n53).

РТКОММ

Выручка (2020): $83 млн (5,987 млрд руб.)

Чистая прибыль (2020): $4,4 млн (0,317 млрд руб.)

Непубличная компания. Акционер: ПАО «Ростелеком» — 100% акций.

АО «РТКомм.РУ» — российская телекоммуникационная компания и национальный оператор связи. Основанная в 2000 году, до 2007 года РТКОММ специализировалась на предоставлении услуг интернет-связи и сервисов ЦОД. В 2008 году РТКОММ стала центром компетенций по спутниковой связи в группе компаний «Ростелеком», и в 2014 году заняла лидирующие позиции по числу VSAT-подключений.

В 2015 году РТКОММ приобрела у американской компании Loral Space & Communications Holdings Corporation 49% акций ЗАО «ГлобалТел» (Глобалстар - Космические Телекоммуникации), эксклюзивного оператора глобальной мобильной спутниковой системы связи Globalstar в России.

РТКОММ предлагает высококачественные услуги глобальной подвижной персональной спутниковой связи Globalstar, предоставляемые на портативных спутниковых терминалах (телефонах) Qualcomm. Для передачи информации с подвижных и стационарных объектов, организации систем мониторинга и других М2М приложений могут использоваться недорогие дуплексные и симплексные модемы Globalstar.

[1] Спутниковый функционал нового iPhone: прогноз. Информационная записка/ Подготовлено Управлением исследований и инноваций (Пайсон Д.Б., Дюгованец Ю.И., Гавриш С.А.). — М.: ПАО Сбербанк, 2021. — 9 с.  yidyugovanets@sberbank.ru

[2] Federal Communications Commission, Федеральная комиссия по связи — государственный орган, регулирующий использование радиочастот и отрасль связи в США.