Inside 3 Themen für WRC: Erdfunkstellen in Bewegung, Direct-to-Device und HAPS

Nach vier Jahren intensiver technischer und regulatorischer Arbeit im Rahmen des Internationale Fernmeldeunion (ITU), nationale Verwaltungen und Nichtregierungsorganisationen trafen sich diese Woche zur Weltfunkkonferenz (WRC-23) in Dubai.

ITU-R verfolgt mehrere institutionelle Ziele. Dazu gehört die Gewährleistung eines störungsfreien Funkverkehrs, aber auch die Förderung einer effizienten Nutzung knapper Frequenzressourcen und die Berücksichtigung technologischer Fortschritte. Dieses letzte Ziel bestimmt nicht nur einige der Entscheidungen, die aus Sicht der Funkregulierung (Radio Regulation, RR) getroffen werden, sondern kann auch die Form der zukünftigen Agenda im nächsten Studienzyklus, WRC-27, bestimmen.

Die auf der WRC getroffenen Entscheidungen werden zusätzliche geschäftliche Auswirkungen haben, und die diesjährige Ausgabe ist besonders wichtig. Die beteiligten Branchen erleben ein beispielloses Maß an Wachstum, Investitionen und technologischer Innovation, wobei nicht-terrestrische Netzwerke (NTN) im Mittelpunkt eines Paradigmenwechsels im Zusammenhang mit der globalen Kommunikation stehen. Dies ist ein Blick auf drei Themen – Earth Stations in Motion (ESIMs), Direct-to-Device (D2D) und High Altitude Platform Stations (HAPS) –, die für das Verständnis der Geschäftsmöglichkeiten und -beschränkungen für die zukünftige Satellitenindustrie von entscheidender Bedeutung sind.

Erdstationen in Bewegung

ESIMs werden seit der WRC-15 diskutiert, wobei der Schwerpunkt auf der Frage liegt, wie etablierte Dienste vor Ort vor Störungen geschützt werden können. Die ITU ist sich darüber im Klaren, dass ESIMs für die Bereitstellung von Breitbanddiensten für sich bewegende Ziele auf dem Land-, See- und Luftweg und aufgrund von Bandbreitenbeschränkungen bei höheren Datengeschwindigkeiten als bei aktuellen MSS-Systemen (Mobile Satellite Service) von größter Bedeutung sind.

In früheren Zyklen führten die vorgeschlagenen Lösungen aus regulatorischer Sicht zu einer Reihe technischer Einschränkungen in Bezug auf die Systeme des festen Satellitendienstes (FSS), die die Konnektivität zu diesen ESIMs bereitstellen; insbesondere die zulässige Menge an Strom, die über das Netzwerk verbraucht wird. Auf der letzten Konferenz wurde beschlossen, weltweit 1.000 MHz für FSS im stark nachgefragten Ka-Band-Spektrum zu identifizieren. In ITU-Begriffen handelt es sich hierbei um reservierte Bandbreite für eine bestimmte Diensttypologie.

Damals waren sich die Regulierungsbehörden einig, dass die Menge des identifizierten Spektrums (19,7–20,2 GHz und 29,5–30,0 GHz) einen ausreichenden Schutz für andere Geosynchronous Orbit (GSO)-Netzwerke und terrestrische Dienste bot. Allerdings wurden im Jahr 2019 auch weitere 4.000 MHz im Ka-Band (17,7–19,7 GHz und 27,5–29,5 GHz) identifiziert. Jetzt, im Jahr 2023, konzentrieren sich die Diskussionen auf den möglichen Einsatz dieser ESIMs im Ku-Band, während die Nutzung des Ka-Bands für ESIMs mit nicht-geostationärer Umlaufbahn (NGSO) in Betracht gezogen wird. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass für diese Dienste in Zukunft mehr Bandbreite erforderlich sein wird.

Eines der Themen, die nicht-technische Kollegen über ESIMs hören werden, ist Tagesordnungspunkt 1.15. Die endgültige Entscheidung der beauftragten Gruppe wird sehr praktische Konsequenzen für die Akteure der Branche haben. Wenn das Ku-Band tatsächlich als zusätzliches Spektrum für ESIMs identifiziert wird, werden viele Branchenakteure die regulatorische Unterstützung finden, um in diesen Markt einzusteigen oder ihre Satellitenkapazität zu erweitern. Für Endnutzer auf dem Luft-, Land- und Seeweg würde mehr Wettbewerb durch eine Reihe von Anbietern, die ESIMs verbinden, zu klassischen Innovations- und Kostensenkungsvorteilen führen. Ohne jedoch auf technische Aspekte näher einzugehen: Ka- und Ku-Band unterscheiden sich grundsätzlich hinsichtlich der Bandbreite, was bedeutet, dass die etablierten Betreiber des Ka-Bands durchaus einen gewissen technischen Vorteil haben.

Eine damit verbundene Diskussion über ESIMs auf der WRC-23 ist Agenda 1.16, die das Interesse von NGSOs weckt, diese Dienste auch im bestehenden Ka-Spektrum bereitzustellen. Es handelt sich um ein umstrittenes Thema, auf das sich einige NGSO-Betreiber stark drängen, da diese Systeme nach den geltenden Vorschriften keine nationalen Genehmigungen erhalten dürfen. Die endgültige Entscheidung zu diesem Thema wird bessere geschäftliche Auswirkungen für beide Arten von Systembetreibern haben, entweder weil einige keinen Zugang zum wachsenden ESIM-Markt haben oder weil es vielen NGSO-Betreibern plötzlich erlaubt wäre, diesen zu bedienen.

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Eine der wichtigen Aufgaben jedes WRC besteht darin, die Agenda für den nächsten Zyklus festzulegen und die Industrie darüber zu informieren, welche technischen Studien in den folgenden vier Jahren Priorität haben müssen. Unter Tagesordnungspunkt 10 beschließt die Konferenz über künftige Tagesordnungspunkte. Wenn dies festgelegt ist, beteiligen sich die Unternehmen an dem Prozess, indem sie die technischen Parameter bereitstellen, die erforderlich sind, um festzustellen, ob die ITU nach der Analyse von Studien tatsächlich Artikel 5 der Funkverordnung ändern sollte. Diese Änderung dient den Ländern als Referenz für die Aktualisierung ihrer nationalen Frequenzzuteilungstabellen am Ende der nächsten WRC. Dadurch wird das Spektrum harmonisiert und die Technologie kann global betrieben werden.

Mitten im aktuellen Zyklus wurde die Satellitenkonnektivität zu Smartphones oder Direct-to-Device (D2D) Realität, und das weltweite Interesse an der Erweiterung und Verbesserung dieser Anwendung wuchs in Rekordzeit. Derzeit werden bestehende und konforme D2D-Notfall-Messaging-Lösungen von MSS-Betreibern bedient, allerdings mit vielen technischen Einschränkungen und Bandbreitenbeschränkungen. Der WRC-23 kommt nun die entscheidende Rolle zu, zu entscheiden, ob im Studienzyklus 2023–2027 ein Tagesordnungspunkt Priorität haben sollte, der es MSS-Betreibern ermöglicht, Smartphone-Nutzer weiter anzubinden, wenn sie sich außerhalb der terrestrischen Abdeckung befinden. Die WRC-23 kann dies erreichen, indem sie einen künftigen Tagesordnungspunkt zu Studien für zusätzliche Bandbreite auf dem MSS in technisch geeigneten Frequenzbändern verabschiedet. Aktuelle Diskussionen führen eindeutig dazu, dass sich die Konferenz auf das Spektrum unterhalb von 3 GHz konzentriert.

Wenn ein Konsens erzielt und MSS-Studien erfolgreich durchgeführt werden, können die im identifizierten Spektrum unterstützten Anwendungen unterschiedlich sein, einschließlich der Förderung des globalen IoT-Wachstums. Um voranzukommen, müssen die Regulierungsbehörden mehrere Faktoren berücksichtigen, darunter die Natur von D2D und aktuelle Konnektivitätsbeschränkungen. Dies stellt eine einzigartige Gelegenheit für Mobilfunknetzbetreiber (MNOs) und Satellitenbetreiber dar, zum Nutzen des Endbenutzers zusammenzuarbeiten, und in diesem Punkt besteht klarer Konsens. Was für viele nicht so offensichtlich ist, ist, dass D2D aus vielen technischen und geschäftlichen Gründen immer nur eine Ergänzung zu terrestrischen Netzwerken sein wird und nicht ein Ersatz dafür.

Es besteht auch die falsche Vorstellung, dass der Vorschlag von Studien für andere Dienste in Mobilfunkbändern (in der ITU als IMT bezeichnet) Mobilfunknetzbetreiber irgendwie daran hindern könnte, landesweit reguläre Dienste anzubieten. Hierbei handelt es sich um ein häufiges Missverständnis, da D2D nur in Bereichen benötigt wird, in denen Mobilfunknetzbetreiber Einschränkungen beim Betrieb haben, sei es aufgrund fehlender Geschäftsszenarien oder aufgrund physischer Einschränkungen beim Ausbau ihres eigenen Netzwerks. Eine Entscheidung in dieser Angelegenheit würde den Erfolg der terrestrischen-Satelliten-Integration ermöglichen, indem mehr MSS-Spektrum identifiziert, Mobilfunknetzbetreiber unterstützt und dazu beigetragen würde, mehr Menschen an mehr Orten zu verbinden.

Plattformstationen in großer Höhe als IMT-Basisstationen (HIBS)

Luftgestützte Kommunikation ist ein weiterer Bestandteil nichtterrestrischer Netzwerke. Plattformstationen in großer Höhe als IMT-Basisstationen (HIBS) gelten als hervorragende Alternative zur Ergänzung der terrestrischen Konnektivität. Das Konzept ist seit Ende der 1990er Jahre Gegenstand von Diskussionen, als die ersten Identifizierungen in der Vollzugsordnung für den Funkdienst vorgenommen wurden. Das öffentliche Bewusstsein ist jedoch möglicherweise erst mit dem Google-Loon-Projekt entstanden. Basierend auf den Erfahrungen früher Markteinführungen von Technologiepionieren wie Google und Meta verfolgen aktuelle HIBS-Projekte eine positive Entwicklung, die auf technologischem Fortschritt und der Zuweisung weiterer Spektrumquellen basiert.

HIBS befinden sich in der Stratosphäre und bieten mobile Konnektivität sowohl in Uplink- als auch Downlink-Richtung für Benutzergeräte und terrestrische IMT-Stationen. Der eigentliche Vorteil von HIBS ist ihre Fähigkeit, Teil terrestrischer IMT-Netzwerke zu werden und dabei möglicherweise dieselben Frequenzbänder wie terrestrische IMT-Basisstationen zu nutzen. Auf der WRC-23 wird vorgeschlagen, dass die von HIBS bedienten IMT-Mobilstationen dieselben sind wie die, die bei terrestrischen IMT-Basisstationen verwendet werden.

Die Diskussionspunkte bezüglich der Nutzung von IMT-Frequenzen in Höhenplattformen innerhalb nichtterrestrischer Netze drehten sich um die Gewährleistung des notwendigen Schutzes, um potenzielle Störungen anderer Dienste oder Anwendungen zu verhindern, wie z. B. Link-Concentration-Systeme, öffentlichen Schutz und Katastrophenhilfe (PPDR). ). ) Anwendungen, digitale Versandsysteme und öffentliche mobile Kommunikationssysteme mit Flugzeugen.

HIBS könnte ein großartiger Konnektivitätsanbieter für ländliche oder abgelegene Gebiete sein, in denen herkömmliche Basisstationen wirtschaftlich nicht rentabel sind. Sie können auch verschoben und neu angeordnet werden, was mehr Flexibilität bei Investitions- und Einsatzentscheidungen bietet. Darüber hinaus können sie bei saisonalen oder kurzfristigen Nachfragesteigerungen eingesetzt werden, beispielsweise in der touristischen Hochsaison oder bei Konzerten. Schließlich würden sie den Netzwerken bei Katastrophen und Netzwerkausfällen Widerstandsfähigkeit verleihen.

Aus geschäftlicher Sicht war der Betrieb von HIBS bislang schwierig, da es an Marktanreizen, Einschränkungen bei den Frequenzquellen und technologischen Herausforderungen wie Stromverbrauch, Wetterbedingungen und der Notwendigkeit einer nahtlosen Integration mangelte. Es scheint, dass weitere Zuteilungen auf der WRC-23 ein bedeutender Fortschritt für die terrestrische und nicht-terrestrische Integration sein könnten, während 3GPP und die Industrie an anderer Stelle ihren Beitrag leisten.

HIBS-Anbieter könnten starke Konkurrenten für weltraumgestützte Breitbandanbieter sein. Beispielsweise begegnen MNOs der Breitbandkonkurrenz durch die Satellitenindustrie in abgelegenen Gebieten mit gebündelten Angeboten. Eine weitere Konvergenz zwischen der Luftfahrt- und der Telekommunikationsbranche ist gegeben und könnte zu neuen Geschäftsmodellen und Angeboten führen – nicht nur beim Betrieb von HIBS selbst, sondern auch, weil HIBS eine Konnektivitätsoption für Drohneneinsätze in Sichtweite und darüber hinaus darstellen.

Die Anbindung abgelegener Gebiete ist eine hehre Aufgabe, für die es keine finanziellen Anreize gibt, da es keinen hohen Return on Investment gibt. Als bewährte Alternative mit ausreichendem Spektrum und zuverlässiger Technologie können Regulierungsbehörden und politische Entscheidungsträger den Weg für den Einsatz von HIBS ebnen, indem sie Universaldienstfonds nutzen, um die Abdeckung in einem größeren Gebiet mit weniger Einsätzen zu erhöhen.

Die WRC-23 wird wahrscheinlich eine entscheidende Rolle dabei spielen, die Zukunft der Kommunikationsnetze zu gestalten und eine konvergiertere Industrie zu schaffen und gleichzeitig nahtlose Netzwerkintegrationen zu ermöglichen.

Ivan Suarez ist der Direktor für Weltraum- und Spektrumspolitik bei Access Partnership. Gökhan Tok ist Space and Spectrum Senior Policy Manager für Access Partnership.