経済的観点からは、宇宙と地上が連携し、完全に機能するインテリジェント システムを構築することによって、軍事、民間、商業のニーズが満たされるようになり、各分野に効率的、安全的、信頼性の高い情報伝達と共同作業能力を提供することができ、大きな経済的利益を生み出す。社会的観点からは、特に地上通信では有効な対応が困難な地域において、情報資源の総合的な活用・共有を通じて、政府の意思決定、社会サービス、科学研究などを総合的に支援し、公共サービスの水準と質を向上させ、社会の持続可能性の発展を促進する。
即ち、6G ネットワークの重要な部分としての宇宙-空-地上統合ネットワークは、将来の通信技術の開発方向であり、幅広い応用の可能性と優れた価値を持っている。
一、国内外の開発状況
6G の中核要素として、宇宙-空-地上統合ネットワークは多くの国のイノベーション戦略に組み込まれ、国内外では戦略的高地と見なされる衛星インターネットの配置を加速しており、宇宙-空-地上統合ネットワークの進展を促進してる。2021 年の時点で、世界中の少なくとも 20 社が全球をカバーする低軌道衛星計画を発表している。最も典型的なのはSpaceXのStarlink計画である。衛星インターネットの分野では、低軌道衛星とそれが利用するKu・Ka周波数範囲は、コストや利得効果などの理由から戦略的希少資源となっている。欧州と米国は強力な人工衛星の製造と打ち上げ能力で主導権を握っている。2029 年までに、地球低軌道空間と Ku・Ka周波数範囲リソースはほとんど残らなくなると予想される。
近年、我が国は比較的完全な衛星の製造および打ち上げ体系を確立したが、衛星インターネットの構築に関しては、主に限られたネットワークカバー範囲、宇宙インフラストラクチャ構築の高いコスト、および産業市場化が低いなどの面において、欧米と差がある。衛星インターネットの開発に対する緊急の要件を考慮して、我が国は2017年以来、複数の低軌道衛星群計画を相次いで立ち上げてきた。2020年には衛星インターネットが初めて新たなインフラの対象となり、国家戦略プロジェクトとなった。2021年4月末、中国衛星網集団有限公司が設立され、「国家チーム」として総合的な企画と運営を行い、中国衛星インターネット産業チェーンの上流と下流の協調発展を加速する。現在までに、2つの低軌道衛星群の申請が完了し、2027年には合計12,992機の衛星の打ち上げと信号検証が完了する予定だ。
二、宇宙-空-地上統合ネットワークにおけるキーテクノロジーの開発状況
宇宙、宇宙、地上の統合は、航空宇宙、通信、コンピューター、エレクトロニクス、その他の分野のテクノロジーを含む革新的なコンピューティング アーキテクチャである。現在の開発の焦点は、マルチネットワークの統合、ネットワークの最適化、効率的な運用と制御、超大容量などだ。代表的な技術としては、ハンドオーバーアクセス技術、衛星用トランスポンダ技術、衛星間リンク技術、地上統合技術などが挙げられる。
1.ハンドオーバーアクセス技術。ハンドオーバーアクセス技術とは、航空ネットワークと地上ネットワーク、異なる衛星システム、異なる周波数の間でスムーズなハンドオーバーを実現し、高ダイナミックス下でのサービスの継続性を確保するための重要なテクノロジーである。現在、欧米諸国では衛星と地上基地局の切り替えがある程度進んでいるが、中国はまだ初期段階にある。China Satcomグループと通信事業者は、衛星と 5G 間のスイッチング技術の研究開発で協力してきた。
この分野で直面する主な課題には、大きなハンドオーバー遅延、ハンドオーバーポリシーの最適化、互換性と規格のズレなどが含まれる。
2.衛星用トランスポンダ技術。衛星用トランスポンダは衛星に搭載された情報中継を務める担体であり、その動作モードには主に次の 2 つのタイプがある: a) トランスペアレント転送動作モード。トランスポンダは信号中継としてのみ使用され、トランザクションデータを取り扱わない。長所は、この技術がシンプルでコストが低いが、短所は、衛星間のコラボレーションをサポートしておらず、インテリジェンスのレベルが低いことだ。 b). 「回生型」衛星用転送動作モード。衛星上基地局とも呼ばれるこのモードでは、トランスポンダが衛星上でのデータ処理機能を備えており、よりインテリジェントなルーティング転送と トランザクションスケジューリングを実現できる。国内外の新興メガスターステレーションのほとんどがこの動作モードを採用している。
現在、この分野が直面している主な課題には、小型化設計、衛星間の正確なポインティングなどが含まれる。
3.衛星間リンク技術。衛星間リンク技術とは、衛星間の情報中継・ネットワーク技術を指す。現在、レーザー通信は、高スループット、高帯域幅、強力な耐干渉性、高セキュリティなどの利点により、衛星間リンクの主要な伝送方式になりつつある。
この分野の発展が直面する主な課題には、高ダイナミクス下での衛星の捕捉と追跡、大容量の情報伝送、衛星間ネットワークのインテリジェントな協調管理が含まれる。
4.地上コンバージド テクノロジー。地上と宇宙の緊密なコンバージド には、地上と宇宙ステーションのリソースのオープンな共有、地上ベースのクラウド コンピューティングと宇宙ベースのプラットフォームの融合、地上ビッグ データと宇宙ベースのモニタリングの共同アプリケーションなどが含まれる。SpaceX は、衛星ネットワークと地上ネットワークを接続するために、世界中に何百もの地上・宇宙ステーションを配備した。中国航天科技集団が複数の業者・機関と共同開発した「宇宙・地球統合衛星アプリケーションクラウドプラットフォーム」は、リモートセンシング、通信、ナビゲーションなどのさまざまな宇宙情報リソースを統合し、ユーザーに宇宙データサービスを提供する。これらは、コンバージド テクノロジーの典型的なケースだ。
この分野の発展が直面する主な課題には、管理システムの制約、統一基準の欠如、空・地上の協力メカニズムの確立などが含まれる。
三、国内産業チェーンの配置と代表的な企業
1.上流: 宇宙インフラとペイロードの開発、地上機器の製造と統合、通信ネットワークの構築と運用、コンピューティングパワーとストレージ機器の製造と統合が含まれる。
a)宇宙インフラとペイロードの開発: 衛星プラットフォームの設計と製造、ペイロード機器の研究開発と生産、ロケットの設計と打ち上げが含まれる。典型的な企業には、航空宇宙科学技術、航空宇宙科学および産業などが含まれる。
b)地上機器の製造と統合: 地上局の設計と製造、端末機器の開発とシステム統合が含まれる。代表的な企業としては、China Satcom、Higer Communications などが挙げられる。
c)通信ネットワーク構築・運用：地上ネットワークおよび衛星通信ネットワークの構築・運用を含む。代表的な企業としては、大手通信事業者 3 社、中国広播電視台などが挙げられる。
d)コンピューティングパワーおよびストレージ機器の製造およびサービス: コンピューティングパワーおよびストレージ機器の開発、クラウドコンピューティングプラットフォームなどを含む。代表的な企業としては、Inspur、Sugon などが挙げられる。
2.中流：衛星通信システムの構築と運用、宇宙データの送信と処理を含む。
a)衛星通信システムの構築・運用：衛星群の設計・打上げ計画策定、通信システムの構築・運用を含む。代表的な企業としては、China Satcom、China Electronics Technology などが挙げられる。
b)空間データの送信と処理: ビッグデータの構築、データ サービスとアプリケーションの実装を提供する。代表的な企業としては、チャイナ リソース 衛星アプリケーション センター、チャイナ スペースなどが挙げられる。
3.下流:主に空間情報サービスとアプリケーション製品が含まれる。
a)衛星ナビゲーション: 交通分野における精確なナビゲーション、無人運転、その他のシナリオに使用される。宇宙-空-地上統合ネットワークにより、測位精度と通信範囲が大幅に向上すると同時に、ナビゲーションと通信の有機的な組み合わせにより、ナビゲーション体験が向上する。代表的な企業としては、Beidou Navigation、Baidu Maps などが挙げられる。
b)衛星通信：陸、海、空の三次元総合通信支援、緊急救助、通信・放送などのシナリオに使用される。宇宙-空-地上統合ネットワークのもとで、空・地上リソースの統合スケジューリングを実現し、モビリティとビジネスの多様性をサポートできるようになる。代表的な企業としては、China Satcom、Aerospace Cloud Network などが挙げられる。
c)リモート センシング モニタリング: 都市計画、環境モニタリング、精密農業、その他のシナリオで使用される。宇宙-空-地上統合ネットワークにより、監視の精度、密度、カバー範囲が大幅に向上し、適用場面と経済的メリットが大幅に拡大する。代表的な企業としては、Beidou Cloud Network、Greentown Smart Valley などが挙げられる。
IoEの時代に直面し、天と地のリソースを徹底的に統合し、共同で適用することが、ユビキタスなインテリジェント接続を実現する鍵となります。宇宙-空-地上統合ネットワークは、宇宙ベースの高解像度ビジョンと高密度地上アクセスの利点を最大限に活用し、大規模な異種端末間の信頼性の高いリンクを実現するための基盤として、リアルタイム、動的、分散型オンデマンドの新しい通信システムを構築した。宇宙-空-地上統合ネットワーク市場は既にイノベーションとチャンスに満ちた分野となっており、将来的には大きな経済的・社会的利益を生み出すことは間違いない。
