Direct to Device и 5G NTN: как смартфон связывается со спутником

Все мы знаем, что существует спутниковый телефон, то есть отдельный аппарат с толстой антенной, своей сетью и своим тарифом. Но в мире набирает обороты технология, по которой космический спутник работает как сотовая вышка, и подключиться к ней может обычный смартфон. Такую связь называют Direct to Device. Для неё существуют разные технические подходы, в том числе стандартизованные 3GPP технологии NTN. Расскажем, как она устроена технически и какие у неё есть варианты.

Что такое Direct to Device (D2D)

Direct to Device, или D2D, дословно «напрямую на устройство», — общий термин для связи, при которой спутник обменивается сигналом с абонентским устройством напрямую. Устройством может быть смартфон, часы, автомобильный модуль или датчик. Встречаются и другие названия той же идеи: direct-to-handset («напрямую на трубку»), satellite-to-phone («спутник — телефон»).

Нередко вместо D2D пишут Direct to Cell («напрямую на сотовый») или D2C. Так свой сервис называет Starlink (низкоорбитальная спутниковая система компании SpaceX), но выражение прижилось и как обиходное обозначение любой связи спутника со смартфоном. По смыслу это более узкое название той же идеи — прямой связи спутника с устройствами сотовой сети, прежде всего смартфонами.

Чем это отличается от спутниковых телефонов вроде Iridium или Thuraya? Спутниковый телефон — отдельный аппарат, работающий только в сети своего спутникового оператора. При D2D абонент обычно пользуется своим обычным смартфоном, номером и тарифом мобильного оператора, а спутниковая система подключается к сети этого оператора примерно так же, как партнёр по роумингу. Если абонент попадает в зону, где нет вышек, то телефон переключается на спутник.

Что такое NTN: неназемные сети

NTN (Non-Terrestrial Network — неназемная сеть) — термин из спецификаций 3GPP, консорциума, который разрабатывает стандарты мобильной связи, в том числе LTE и 5G. Так называют сети, в которых связь с абонентским устройством проходит через неназемную платформу.

Это может быть спутник на низкой орбите (от 300 до 2000 км), на средней или на геостационарной орбите высотой около 35 786 км. Сюда же относят HAPS (High-Altitude Platform Station — высотная платформа): дирижабли, аэростаты и беспилотники на солнечных батареях в стратосфере. Такие платформы пока в основном проходят испытания. Базовая станция при этом не обязательно стоит на спутнике, в первых версиях 5G NTN спутник служит ретранслятором, а базовая станция остаётся на земле.

Важно, что NTN — это не отдельное поколение связи, а семейство расширений стандартов 3GPP. В него входят и спутниковый 5G, и спутниковые версии технологий интернета вещей из семейства LTE (4G). В основе остаются те же протоколы, но их доработали под то, чего на земле не бывает: огромное расстояние до «вышки», её быструю скорость и соты размером с область.

Внутри NTN есть два направления.

• NR-NTN — спутниковый вариант 5G New Radio (новое радио, радиоинтерфейс 5G) для смартфонов и передачи данных.
• IoT-NTN — спутниковые версии NB-IoT и LTE-M, узкополосных стандартов для интернета вещей. На них работают трекеры и датчики, а также спутниковые сообщения в некоторых смартфонах, ведь объём у сообщения маленький и узкой полосы ему хватает.

Стандарт 5G NTN: релизы 3GPP

3GPP выпускает стандарты релизами (далее — Release, релиз), каждый добавляет к предыдущему новые возможности. Спутники в них появлялись постепенно.

Release 17 (2022 год)

Первая версия NTN. Спутник в ней работает как ретранслятор, а базовая станция стоит на земле. Для спутникового доступа телефонов стандартизовали два диапазона, n255 в L-диапазоне и n256 в S-диапазоне. В этот же релиз вошли спутниковые NB-IoT и LTE-M. Телефон по Release 17 сам вычисляет поправки на движение спутника по своим координатам со спутниковой навигации и по данным об орбите, которые передаёт сеть.

Release 18 (2024 год)

Первый релиз 5G-Advanced. В нём NTN расширили на частоты выше 10 ГГц, в Ka-диапазоне (диапазоны n510–n512), для стационарных и мобильных спутниковых терминалов, в том числе на самолётах и судах. Для смартфонов добавили ещё один диапазон, n254. Ещё в нём улучшили переходы между наземной и спутниковой сетью и добавили проверку местоположения абонента со стороны сети.

Release 19 (заморожен в декабре 2025 года)

Появилась схема, при которой на спутнике стоит полноценная базовая станция 5G. Кроме того, релиз улучшает приём на телефоне при более слабых спутниковых лучах, увеличивает ёмкость канала от абонентов к спутнику и добавляет поддержку упрощённых устройств RedCap (Reduced Capability — пониженная сложность), например часов и датчиков. Для интернета вещей описан режим «сохранить и переслать», когда спутник принимает данные, а передаёт их на землю позже, пролетая над наземной станцией.

Release 20

Release 20 продолжает развивать 5G-Advanced и одновременно открывает первые исследования по 6G.

Диапазоны NTN для смартфонов, появившиеся в Release 17 и 18

Все три лежат в полосах подвижной спутниковой службы, а не в обычных диапазонах мобильных операторов. Спутниковая система на них, как правило, не делит спектр с наземными базовыми станциями, зато телефону нужна отдельная поддержка этих диапазонов. Сами частоты при этом распределяет не 3GPP, а Международный союз электросвязи и национальные регуляторы, стандарт лишь описывает, как на них работать.

Два подхода к Direct to Device

Современные D2D-системы можно условно разделить на два подхода. В первом телефон подстраивается под спутник, во втором спутник подстраивается под телефон. Граница между ними не жёсткая, и новые системы всё чаще совмещают черты обоих.

Путь по стандарту NTN

Спутник работает на своих, спутниковых частотах (например, n255 и n256), а телефон «знает», что связывается со спутником. Встроенный модем телефона должен поддерживать NTN, и по данным от сети телефон сам вносит поправки на задержку и смещение частоты. Среди таких модемов для смартфонов — Snapdragon X80 у Qualcomm и Exynos Modem 5400 у Samsung. Так работает компания Skylo, через которую спутниковую связь поддерживают, в частности, Google Pixel 9 и новее (кроме 9a) и Samsung Galaxy S25. Конкретные функции и страны зависят от производителя телефона и оператора. Плюс подхода в том, что спутниковая система не делит частоты с наземными сетями и не зависит от спектра конкретного оператора. Но старые телефоны его не поддерживают.

Путь «орбитальной вышки»

В этом случае спутник «притворяется» обычной базовой станцией LTE или 5G и работает на частотах наземного оператора-партнёра. Телефон работает с ним как с обычной сетью, и специальный NTN-модем ему не нужен, достаточно поддержки того диапазона, который выделил оператор. На практике сервис всё равно работает только на совместимых моделях и прошивках. По оценке «МегаФона», потенциально подходящие диапазоны 1,6–2,7 ГГц поддерживают около 96% мобильных устройств в России. Поправки на расстояние и движение спутника в этом случае берут на себя спутник и наземная часть системы. Так устроены Starlink Direct to Cell и AST SpaceMobile. Есть и ограничения. Спутнику нужны частоты конкретного оператора в конкретной стране, значит, без договора с местным оператором и разрешения регулятора сервис не заработает. А ещё спутниковый сигнал не должен мешать наземным вышкам на тех же частотах.

Со временем граница между подходами размывается. SpaceX в 2025 году договорилась о покупке у компании EchoStar частот около 2 ГГц, в том числе отведённых под подвижную спутниковую связь, для следующего поколения Direct to Cell, и в мае 2026 года сделку одобрил американский регулятор FCC. А российский оператор МТС, испытывая свою базовую станцию для спутника, проверяла её и в наземном диапазоне n1, и в спутниковом n256.

Архитектура 5G NTN: как сигнал идёт от телефона до сети

Давайте для наглядности проследим путь сигнала в прозрачной схеме, с которой начинался 5G NTN.

1. Телефон передаёт сигнал на спутник. Этот участок называют абонентской линией.
2. Спутник передаёт сигнал вниз, на шлюзовую земную станцию. Этот участок — фидерная линия (от английского feed — «питать», «подавать»). По ней спутник передаёт в наземную сеть общий поток трафика своих абонентов, поэтому она обычно работает на более высоких частотах и с большой пропускной способностью.
3. От шлюза сигнал уходит в базовую станцию 5G и дальше в ядро сети оператора, где идёт регистрация абонента, учёт трафика и выход в интернет.

Где в этой цепочке стоит базовая станция, зависит от типа полезной нагрузки спутника.

Прозрачная нагрузка (её ещё называют bent pipe — «изогнутая труба»). Спутник только принимает сигнал, переносит его на другую частоту, усиливает и отправляет дальше. Всё управление связью остаётся на земле. Спутник получается проще и дешевле, но в классической схеме должен одновременно «видеть» и телефон, и шлюз. Эту схему описывают Release 17 и 18.

Регенеративная нагрузка. На спутнике находится базовая станция целиком, то есть он сам обрабатывает сигнал, распределяет ресурсы между абонентами и управляет соединениями. Радиоинтерфейс в этом случае меньше зависит от длинного пути через шлюз, но сам спутник сложнее и дороже. Именно эту схему добавил Release 19, о котором шла речь выше. Когда спутник сам обрабатывает трафик, его можно передавать по межспутниковым линиям и спускать к тому шлюзу, который сейчас виден.

Инженерные задачи 5G NTN

Сотовую связь десятилетиями проектировали под вышку, до которой от абонента самое большее несколько десятков километров. Спутник нарушает многие исходные предположения.

• Расстояние и задержка
  До спутника на высоте 600 км радиосигнал идёт около 2 мс, если спутник прямо над головой, и около 6 мс, если он низко над горизонтом. С учётом пути до шлюза задержка в одну сторону может составлять порядка 12–13 мс, в зависимости от положения спутника и шлюза. Для геостационарного спутника те же величины составляют около 120–135 мс до спутника и до 270 мс до шлюза. Для телефонного разговора это заметно, для сообщений нет. Протоколы при этом пришлось править. Например, механизм упреждения, с помощью которого телефон заранее сдвигает свою передачу, чтобы сигнал пришёл на базовую станцию точно в свой интервал, рассчитан на размеры наземных сот, а не на сотни и тысячи километров.
• Эффект Доплера
  Спутник на низкой орбите летит со скоростью около 7,5 км/с, это примерно 27 000 км/ч. Из-за этого частота сигнала смещается, как меняется тон сирены у проезжающей машины. В диапазоне 2 ГГц смещение доходит до десятков килогерц, а это в десятки раз больше, чем у пассажира скоростного поезда. Телефон по стандарту NTN знает своё местоположение и параметры орбиты спутника, а значит, может заранее поправить частоту и время передачи. Именно поэтому в исходной схеме Release 17 телефону нужна спутниковая навигация. В следующих релизах 3GPP постепенно снижает эту зависимость.
• Слабый передатчик телефона
  Максимальная мощность передатчика смартфона — около 200 мВт, и излучает он через маленькие встроенные антенны. Они не формируют узкий направленный луч и рассчитаны на связь с наземной вышкой. Чтобы «услышать» его с орбиты, на спутник ставят большие фазированные антенные решётки. Это антенны, которые электронно формируют узкие лучи и направляют их без механического поворота. У AST SpaceMobile, например, решётки спутников последнего поколения раскрываются на орбите в конструкцию площадью больше 200 м².
• Огромные соты
  Сотой в мобильной связи называют участок территории, который обслуживает одна базовая станция, отсюда и название «сотовая связь». У наземных сетей сота занимает от сотен метров в плотной городской застройке до десятков километров за городом. В спутниковой сети роль соты играет пятно, которое луч спутника накрывает на земле, и его диаметр — десятки и сотни километров. Абоненты в центре и на краю такой соты удалены от спутника неодинаково, и задержки у них заметно разнятся. К тому же низкоорбитальный спутник быстро уходит из зоны видимости, соты могут двигаться вместе с ним, и телефону приходится регулярно переключаться на следующий спутник.

Кто уже связывает смартфоны со спутниками

Starlink Direct to Cell

Самая крупная система «орбитальных вышек», в ней уже сотни спутников. Каждый несёт базовую станцию LTE (eNodeB, базовая станция 4G) и работает на частотах оператора-партнёра, в США это T-Mobile. Для абонента подключение выглядит как роуминг в сети партнёра, со своей сим-картой и своим номером. Доступны СМС, передача местоположения и несколько десятков приложений, включая звонки через мессенджеры, а обычных голосовых вызовов пока нет.

AST SpaceMobile

Тоже «орбитальная вышка», но с другой ставкой. Её спутники очень крупные, с огромными антеннами. В испытаниях она передавала на обычный смартфон данные со скоростью почти 100 Мбит/с в пике. Партнёры — AT&T, Verizon, Vodafone и другие операторы. Группировка пока небольшая, но растёт. В апреле 2026 года американский регулятор FCC разрешил AST развернуть до 248 спутников и предоставлять в США спутниковое дополнение к мобильному покрытию вместе с AT&T, Verizon и FirstNet, сетью связи для экстренных служб.

Skylo

Работает по стандарту 3GPP Release 17 в варианте NB-NTN (узкополосный NTN для интернета вещей) на лицензированных спутниковых частотах. Своих спутников у Skylo нет, компания использует ёмкость геостационарных спутников партнёров и встраивает спутниковый сегмент в сеть мобильного оператора. Через неё на поддерживаемых смартфонах доступны экстренные сообщения и обычные СМС вне зоны покрытия.

Apple

Спутниковые функции в iPhone, начиная с iPhone 14, работают через спутники компании Globalstar. Это отдельный сервис Apple, а не операторская связь по стандарту 3GPP NTN, и работает он только на iPhone.

Какие смартфоны поддерживают спутниковую связь

Совместимость со спутниковой связью бывает двух видов. Одни смартфоны изначально поддерживают спутниковые функции или NTN, например iPhone 14 и новее, Google Pixel 9 и новее (кроме 9a) и Samsung Galaxy S25. Другие работают со спутниковыми «орбитальными вышками» как обычные LTE-телефоны, и сюда попадают и более старые модели. Американский оператор T-Mobile, например, подключает к своему спутниковому сервису iPhone 13 и Samsung Galaxy S21. Поэтому совместимость всегда проверяют для конкретного сервиса. При этом поддержка в телефоне — только половина дела. Функция заработает, если в стране есть спутниковый сервис и его подключил оператор или сам производитель телефона, как Apple. В России таких сервисов пока нет, поэтому смартфон со спутниковой связью, купленный здесь или привезённый из-за границы, у нас через спутник связываться не будет.

Что именно нужно от телефона, зависит от того, через какую систему идёт связь.

Для «орбитальной вышки» нужен телефон с LTE или 5G в диапазоне, который использует спутниковый сервис, и подключённая услуга оператора-партнёра. Специальный NTN-модем не требуется, но на практике оператор ограничивает сервис списком совместимых моделей и прошивок. У T-Mobile в США в него входят десятки моделей разных производителей.

Для систем по стандарту NTN, как у Skylo, нужен модем с поддержкой NTN и спутниковых диапазонов. Одного модема при этом мало, функцию должны поддержать и производитель телефона в прошивке, и оператор. Через Skylo спутниковые сообщения работают, например, на Google Pixel девятой (кроме 9a) и десятой серий, а у американского оператора Verizon — на Samsung Galaxy S25 и более новых моделях.

Отдельно стоит iPhone. Начиная с iPhone 14 в нём есть собственные спутниковые функции Apple, экстренная связь со службами спасения и обмен сообщениями через спутники Globalstar. Работают они через инфраструктуру Apple, а не через спутниковую услугу мобильного оператора, хотя для обычных СМС через спутник нужна ещё и поддержка оператора. Доступны эти функции только в странах, где Apple их включила, а на iPhone, купленных в России, спутниковую связь Apple не предлагает вообще.

Проверить конкретный телефон проще всего по списку совместимых моделей у оператора, который предоставляет спутниковую услугу. У некоторых операторов, например у T-Mobile, для этого есть проверка по IMEI, уникальному номеру телефона.

Работает ли спутниковая связь на смартфоне в России

В России прямая связь спутника со смартфоном пока на стадии разработок и испытаний, и ведут их сразу в нескольких направлениях.

«Бюро 1440»

Компания строит низкоорбитальную группировку «Рассвет». Спутники миссии «Рассвет-2», запущенные в 2024 году, испытывали связь по протоколу 5G NTN с наземным терминалом. В марте 2026 года на орбиту вывели первые 16 аппаратов целевой группировки, а в июле состоялся второй пакетный запуск. Основной проект «Рассвет» рассчитан на широкополосный доступ через специальные терминалы на поездах, судах, самолётах и в отдалённых посёлках. Прямая связь с обычными смартфонами развивается параллельно, как отдельное направление.

Частоты для D2D

В конце марта 2026 года Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) выделила «Бюро 1440» полосы для прямой спутниковой связи со смартфонами, 1610–1626,5 МГц в направлении «Земля — космос» и 2483,5–2500 МГц в направлении «космос — Земля». Это диапазон n254 из стандарта NTN. Разрешение дано на опытно-конструкторские работы, действует до 31 марта 2029 года и не предусматривает коммерческих услуг. Для запуска услуг абонентам понадобятся отдельные решения регулятора. Тем же решением экспериментальные частоты получила и компания «Спутникс» из группы Sitronics.

МТС

В августе 2025 года оператор сообщил об успешных стендовых испытаниях прототипа базовой станции 5G NTN для размещения на спутниках высотой 500–600 км. В лаборатории эмулятор воспроизводил эффект Доплера, увеличенные задержки и затухание сигнала, а тестировали станцию в диапазонах n1, n256 и n254. Первый из них наземный диапазон 2100 МГц, два других спутниковые. В МТС говорили, что реализовать такой проект силами одной компании сложно, и рассматривали консорциум или партнёрство. Коммерческий запуск компания тогда планировала на 2030 год, но это ориентир самой МТС, а не срок, установленный регулятором.

Международное распределение частот

На Всемирной конференции радиосвязи 2027 года (ВКР-27) будут рассматривать новые распределения частот подвижной спутниковой службе для прямой связи спутников с обычными абонентскими устройствами мобильной связи. Решения ВКР-27 могут задать международную основу для новых полос D2D, а условия их использования в России потом установит ГКРЧ.

Дату запуска коммерческих услуг действующие решения ГКРЧ пока не устанавливают.

Ограничения спутниковой связи на смартфоне

• Нужно открытое небо. В здании, под густыми кронами, в глубоком ущелье сигнал до спутника может не дойти. Об этом прямо предупреждают и операторы, и спутниковые компании.
• Ёмкость ограничена. Один спутниковый луч покрывает огромную территорию, и его ресурс делится между всеми активными абонентами в этом пятне, поэтому под нагрузкой скорость падает. Массовые сервисы первого поколения рассчитаны на сообщения, мессенджеры и лёгкие приложения, а не на видео в высоком качестве.
• Сообщения уходят медленнее, чем через наземную сеть. А у систем с небольшим числом спутников покрытие бывает прерывистым, и иногда приходится ждать, пока подходящий спутник окажется в зоне видимости.
• Батарея может расходоваться быстрее, ведь телефону приходится дольше искать сеть и передавать на повышенной мощности.

Так что такая связь закрывает «мёртвые зоны» и страхует на случай аварий, но заменить наземную сеть пока не может.

Для экспериментов: 5G NTN на открытом ПО

Тем, кто хочет разобраться в NTN руками, пригодится OpenAirInterface (OAI) — открытая программная реализация базовой станции 5G, абонентского устройства и ядра сети. Работает она на обычном компьютере с SDR (Software Defined Radio — программно-определяемое радио), то есть с приёмопередатчиком, всю обработку сигнала в котором выполняет программа. В OAI добавлена поддержка NTN по Release 17. Сначала в OAI реализовали работу через геостационарный спутник, позже добавили низкоорбитальные сценарии с меняющимися задержкой и доплеровским сдвигом. Для опытов в пределах стола есть встроенный симулятор радиоканала, к нему можно подключить эмулятор спутникового канала.

Выходить в эфир на спутниковых частотах без разрешения нельзя, поэтому на практике такие эксперименты остаются лабораторными, и вместо настоящего спутника в них работает симулятор или эмулятор канала. Но и так можно увидеть NTN изнутри. На своём компьютере собирается полноценная 5G-сеть со спутниковым каналом, в ней можно задать сценарий геостационарного или низкоорбитального спутника и посмотреть, как базовая станция и абонентское устройство справляются с задержкой и доплеровским сдвигом.