現在、StarLink、Telesat、OneWeb、および AST の衛星コンステレーション展開計画が徐々に進んでおり、低軌道衛星通信が再び増加しています。衛星通信と地上のセルラー通信の「融合」を求める声も高まっている。Chen Shanzhi 氏は、その主な理由は技術の進歩と需要の変化であると考えています。
技術面では、1つは「複数の衛星に一本の矢」やロケットのリサイクルといった破壊的な技術革新を含む衛星打ち上げ技術の進歩である。2つ目は、材料、電源、加工技術などの衛星製造技術の進歩です。3つ目は集積回路技術です。衛星の高度化、衛星の小型化、モジュール化、コンポーネント化と搭載処理能力の向上です。4つ目は通信技術の進歩です。3G、4G、5Gの進化に伴い、大型アンテナ、ミリ波、形状等の進歩により、地上セルラー移動通信技術は衛星にも応用できるようになりました。
需要側では、産業用途と人間の活動の拡大に伴い、衛星通信の世界的カバー範囲と宇宙カバー範囲の利点が現れ始めています。現在、地上移動通信システムは人口の 70% 以上をカバーしていますが、技術的および経済的要因により、陸地面積の 20% しかカバーしておらず、これは地球の表面積に基づくと約 6% にすぎません。産業の発展に伴い、航空、海洋、漁業、石油、環境モニタリング、屋外オフロード活動、さらには国家戦略や軍事通信などにおいて、広域・宇宙カバレッジに対する強い需要が高まっています。
Chen Shanzhi 氏は、携帯電話が衛星に直接接続されるということは、衛星通信が産業アプリケーション市場から消費者市場に参入することを意味すると考えています。「しかし、スターリンクが5Gに取って代わる、あるいはそれを破壊する可能性さえあると言うのはばかばかしいです。」Chen Shanzhi 氏は、衛星通信には多くの制限があると指摘しました。1 つ目は、エリアの無効なカバー範囲です。3 つの高軌道同期衛星で全世界をカバーできます。何百もの低軌道衛星は地上に対して高速で移動しており、均等にカバーすることしかできません。実際にはユーザーが存在しないため、多くの領域は無効になります。;第二に、衛星信号は高架や山林に覆われた屋内および屋外をカバーできません。第三に、衛星端末の小型化とアンテナ間の矛盾、特に人々は通常の携帯電話の内蔵アンテナに慣れてしまっています（ユーザーは感覚がありません）。現在の商用衛星携帯電話には依然として外部アンテナが付いています。第 4 に、衛星通信のスペクトル効率はセルラー移動通信のスペクトル効率よりもはるかに低いです。スペクトル効率は 10 bit/s/Hz 以上です。最後に、そして最も重要なことは、衛星の製造、衛星の打ち上げ、地上設備、衛星の運用とサービスなどの多くのリンクが関係しているため、各通信衛星の建設、運用および保守のコストは地上のコストの 10 倍、さらには数百倍であることです。基地局が増えるので通信料は確実に高くなります。5G地上携帯電話通信よりも高速。
地上セルラー移動通信システムと比較すると、衛星通信システムの主な技術的な違いと課題は次のとおりです。 1) 衛星チャネルと地上チャネルの伝播特性が異なり、衛星通信は伝播距離が長く、信号の伝搬路損失が大きく、伝送遅延が大きい。予算、タイミング関係、伝送方式のリンクに課題をもたらす。2) 衛星の高速移動により、時間同期追跡性能、周波数同期追跡（ドップラー効果）、モビリティ管理（周波数ビーム切り替えおよび衛星間切り替え）、変調・復調性能などの課題が発生します。たとえば、携帯電話は地上基地局からわずか数百メートルから 1 キロメートルレベルにあり、5G は 500km/h の端末移動速度をサポートできます。一方、低軌道衛星は地上の携帯電話から約300～1,500km離れており、衛星の対地速度は約7.7～7.1km/sで、時速25,000kmを超えます。
投稿日時: 2022 年 12 月 20 日
