Direct-to-Cell de Starlink

Autores:

Jorge García-Cabeza, WePlan Analytics y Universidad Politécnica de Madrid
Javier Albert-Smet, Universidad Politécnica de Madrid
Zoraida Frías, Universidad Politécnica de Madrid (autor correspondiente)
Luis Mendo, Universidad Politécnica de Madrid
Santiago Andrés Azcoitia, Universidad Politécnica de Madrid
Eduardo Yraola, WePlan Analytics

Basado en el artículo "Direct-to-Cell: A First Look into Starlink's Direct Satellite-to-Device Radio Access Network through Crowdsourced Measurements".

Introducción

Tras años de expectación y desarrollo técnico esencial, la conectividad móvil por fin está llegando más allá de la infraestructura terrestre. Con el lanzamiento de las tecnologías Direct Satellite-to-Device (DS2D), los teléfonos inteligentes normales ahora pueden conectarse directamente a los satélites, sin necesidad de hardware específico. A la vanguardia de esta transformación se encuentra Starlink, la división de comunicaciones por satélite de SpaceX, que a finales de 2024 comenzó a realizar pruebas beta del primer servicio DS2D a gran escala del mundo en colaboración con T-Mobile, en el marco del programa Supplemental Coverage from Space (SCS), autorizado por la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de Estados Unidos.

En un estudio reciente realizado por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y WePlan Analytics, ahora disponible en el repositorio de preimpresiones arXiv, presentamos el primer análisis empírico de una red DS2D real, utilizando datos de crowdsourcing a gran escala para evaluar cómo es esta red de acceso radioeléctrico (RAN) basada en el espacio y cómo podría funcionar en el futuro.

¿Qué es DS2D y por qué ahora?

DS2D es un nuevo paradigma de las comunicaciones en el que los teléfonos inteligentes sin modificar se conectan directamente a satélites en órbita terrestre baja (LEO) que actúan como estaciones base móviles. Gracias a los recientes avances en la formación de haces, el procesamiento de señales y la electrónica integrada, DS2D permite cubrir las lagunas de las redes terrestres, especialmente en regiones remotas o desatendidas, sin necesidad de equipos especializados por parte del usuario.

Hasta ahora, gran parte de la investigación en este ámbito se ha centrado en modelos arquitectónicos o herramientas de simulación. Lo que faltaba era una visión concreta y basada en mediciones sobre cómo se comporta el DS2D en el mundo real. Nuestro estudio pretende llenar este vacío.

Medición de las pruebas beta de Starlink y T-Mobile

Starlink se ha convertido en el líder mundial en comunicaciones DS2D, respaldado por una constelación de más de 500 satélites. En colaboración con T-Mobile, ha sido el primero en lanzar a principios de 2025 una prueba beta a gran escala de un servicio SCS utilizando el espectro de T-Mobile. Inicialmente limitado a mensajes cortos (SMS), está previsto que a mediados de 2025 sea compatible con servicios de voz y datos. Utilizando mediciones de redes móviles recopiladas de forma pasiva por teléfonos Android entre octubre de 2024 y abril de 2025, hemos seguido la evolución del servicio de cobertura suplementaria desde el espacio. Los datos revelan varias conclusiones clave:

• Los datos recopilados mediante crowdsourcing reflejan la expansión de la red DS2D.. El aumento constante del número de identificadores de celda observados coincide con el calendario de lanzamientos de satélites Direct-to-Cell. Esto sugiere que los datos obtenidos mediante crowdsourcing pueden rastrear eficazmente el crecimiento y la cobertura de la red DS2D, incluso en regiones poco pobladas, lo que pone en tela de juicio la idea de que dichos datos están sesgados hacia las zonas urbanas.
• Activación dirigida geográficamente. Aunque la cobertura satelital es inherentemente global, el servicio SCS de Starlink se activó de forma selectiva en regiones específicas antes del lanzamiento oficial de la versión beta, por ejemplo, en respuesta a los huracanes Helene y Milton en otoño de 2024, y a los incendios forestales en el sur de California en enero de 2025.
• Direct-to-Cell se utiliza más activamente en zonas accesibles pero desatendidas, especialmente cerca de parques nacionales. Aunque está diseñado para regiones de baja densidad, el uso de DS2D se concentra en zonas accesibles pero con escasa cobertura, como los parques de Mendocino, Redwood y Rocky Mountain. Un análisis a nivel de condado muestra una correlación negativa moderadamente fuerte (–0,59) entre el uso de DS2D y la densidad de población. Condados como Knott (KY), Florence (WI), Hancock (TN) y Martin (KY) muestran intensidades de uso superiores al 85 %.
• Rendimiento estable del RAN a lo largo de los hitos de implementación y normativos.. A pesar del creciente número de satélites y de hitos importantes, como la aprobación por parte de la FCC de un aumento de +10 dB en las emisiones fuera de banda, los indicadores clave de RAN (RSRP, RSRQ, SINR) se mantuvieron estables durante toda la fase beta. La supervisión continua ayudará a evaluar el impacto de estos cambios a lo largo del tiempo.
• Menor intensidad de señal, mayor calidad de señal que las redes terrestres. En comparación con las redes terrestres, las tecnologías DS2D ofrecen un RSRP (nivel de potencia de señal) significativamente menor, pero un RSRQ (calidad de señal) mayor. Esto refleja la naturaleza de larga distancia y baja interferencia de los enlaces satelitales y el estado sin carga de la red (ya que solo se utiliza para SMS). Sin embargo, es probable que estas métricas cambien una vez que el servicio comience a admitir aplicaciones de mayor tráfico, como voz y datos.
• Servicio complementario. Con un rendimiento medio por haz estimado actualmente en torno a los 4 Mbps, DS2D no está en situación de sustituir a las redes terrestres en Estados Unidos. En cambio, desempeña un papel relevante a la hora de cubrir las lagunas de cobertura.

Un vistazo al futuro

La FCC ya ha aprobado un aumento de la potencia radiada permitida para las transmisiones DS2D, y Starlink está explorando activamente opciones de espectro adicionales. Tras la reciente autorización de la FCC para aumentar las emisiones fuera de banda en +10 dB, Starlink ha indicado que esto podría suponer una mejora de la relación señal-ruido (SINR) de alrededor de 3 dB. Según nuestros cálculos, esta ganancia podría aumentar el rendimiento esperado a aproximadamente 6 Mbps por haz en las condiciones actuales de la red. Además, si Starlink logra duplicar el espectro disponible para sus operaciones DS2D, las velocidades de datos podrían aumentar a alrededor de 12 Mbps por haz. Aunque siguen estando por debajo de las velocidades medias de las redes terrestres, estas mejoras representan un paso significativo hacia la prestación de banda ancha móvil funcional a regiones remotas y desatendidas.

Paralelamente, la ampliación de la constelación de satélites mejoraría aún más el rendimiento de la red DS2D. Un mayor número de satélites permite una mayor reutilización espacial del espectro y más conexiones simultáneas, lo que aumenta tanto el rendimiento general de la red como la capacidad por usuario, aunque en esta fase es difícil cuantificar las ganancias exactas. Aunque la FCC denegó la solicitud de Starlink de desplegar hasta 30 000 satélites con capacidad DS2D, la empresa sigue estando autorizada a operar hasta 7500, muy por encima de los aproximadamente 600 que están actualmente en servicio para DS2D. Esto pone en evidencia el considerable potencial de densificación que aún existe, lo que podría ser crucial para soportar mayores volúmenes de tráfico y ofrecer servicios avanzados en un futuro próximo.

¿Por qué es importante?

Nuestro estudio demuestra que el DS2D no es solo un concepto teórico, sino que ya se está implementando y utilizando en el mundo real. Aunque siguen existiendo retos técnicos, normativos y operativos, ofrecemos la primera visión empírica de una red DS2D activa, lo que proporciona información valiosa sobre lo que se puede esperar a medida que estos servicios pasan a una implementación comercial más amplia. Los resultados demuestran el potencial de las mediciones móviles de crowdsourcing como herramienta escalable y eficaz para evaluar el rendimiento del DS2D, incluso en regiones remotas y desatendidas.

Esta investigación llega en un momento crucial. Dado que Starlink tiene previsto ampliar su oferta de DS2D más allá de los SMS para incluir servicios de voz y datos a partir de julio de 2025, es esencial realizar un análisis oportuno basado en mediciones. Ante la rápida evolución y la intensificación de la competencia en el ecosistema de la conectividad por satélite, conocimientos empíricos como estos son fundamentales para orientar tanto las estrategias del sector como las decisiones políticas a medida que se va configurando el panorama de los DS2D.

Una versión preliminar del estudio completo, "Direct-to-Cell: A First Look into Starlink’s Direct Satellite-to-Device Radio Access Network through Crowdsourced Measurements", está disponible aquí.