論文の概要: From Cell Towers to Satellites: A 2040 Blueprint for Urban-Grade Direct-to-Device Mobile Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.14188v1
- Date: Sun, 13 Jul 2025 22:37:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-22 20:51:31.742871
- Title: From Cell Towers to Satellites: A 2040 Blueprint for Urban-Grade Direct-to-Device Mobile Networks
- Title（参考訳）: セルタワーから衛星まで:2040年の都市型モバイルネットワークの青写真
- Authors: Sebastian Barros Elgueta,
- Abstract要約: 完全軌道通信のためのエンド・ツー・エンド・システムアーキテクチャを提案する。
我々は,高密度都市環境下でのスペクトル効率,ビーム容量,リンク予算を分析した。
本稿では,今日のD2Dシステムから,50～100Mbpsの自律オービタルオービタルオーバレイへの15年間のロードマップを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: In 2023, satellite and mobile networks crossed a historic threshold: standard smartphones, using unmodified 3GPP protocols, connected directly to low Earth orbit (LEO) satellites. This first wave of direct-to-device (D2D) demonstrations validated the physical feasibility of satellite-based mobile access. However, these systems remain fallback-grade--rural-only, bandwidth-limited, and fully dependent on Earth-based mobile cores for identity, session, and policy control. This paper asks a more ambitious question: Can a complete mobile network, including radio access, core functions, traffic routing, and content delivery, operate entirely from orbit? And can it deliver sustained, urban-grade service in the world's densest cities? We present the first end-to-end system architecture for a fully orbital telco, integrating electronically steered phased arrays with 1000-beam capacity, space-based deployment of 5G core functions (UPF, AMF), and inter-satellite laser mesh backhaul. We analyze spectral efficiency, beam capacity, and link budgets under dense urban conditions, accounting for path loss, Doppler, and multipath. Simulations show that rooftop and line-of-sight users can sustain 64-QAM throughput, while street-level access is feasible with relay or assisted beam modes. The paper outlines the remaining constraints, power, thermal dissipation, compute radiation hardening, and regulatory models, and demonstrates that these are engineering bottlenecks, not physical limits. Finally, we propose a staged 15-year roadmap from today's fallback D2D systems to autonomous orbital overlays delivering 50-100 Mbps to handhelds in megacities, with zero reliance on terrestrial infrastructure.
- Abstract（参考訳）: 2023年、衛星とモバイルのネットワークは歴史的なしきい値を超えた:標準のスマートフォンは、修正されていない3GPPプロトコルを使用し、地球低軌道(LEO)衛星に直接接続された。
このD2D(Direct-to-Device)デモの最初の波は、衛星ベースのモバイルアクセスの物理的実現可能性を検証するものだった。
しかし、これらのシステムは、フォールバックグレードの地域限定、帯域幅制限、そしてアイデンティティ、セッション、ポリシー管理のための地球ベースのモバイルコアに完全に依存している。
無線アクセス、コア機能、トラフィックルーティング、コンテンツ配信を含む完全なモバイルネットワークは、軌道から完全に動作するのか?
そして、世界で最も密集した都市で持続的、都市レベルのサービスを提供できるのか?
完全軌道通信のための最初のエンド・ツー・エンドシステムアーキテクチャとして、1000ビームの電子ステアリングと5Gコア関数(UPF, AMF)の空間展開と、サテライト間レーザーメッシュバックホールを統合する。
本研究では, 高密度都市環境下でのスペクトル効率, ビーム容量, リンク予算を分析し, 経路損失, ドップラー, マルチパスを考慮した。
シミュレーションにより、屋上と視線利用者は64QAMのスループットを維持でき、路面アクセスはリレーモードやアシストビームモードで実現可能であることが示された。
本稿では, 残りの制約, 電力, 熱散逸, 計算放射硬化, 規制モデルについて概説し, 物理的限界ではなく, 工学的ボトルネックであることを示す。
最後に,今日のフォールバックD2Dシステムから,50～100Mbpsの自律オービタルオービタルオーバレイへの15年間のロードマップを提案する。
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