بازار موبایل ماهواره‌ای در آستانه تغییر بزرگ

علاوه بر اپراتور‌های بزرگی که در حال حاضر بخشی از بازار را در اختیار دارند، چندین بازیگر جدید از جمله AST SpaceMoblie و Lynk Global نیز به این حوزه وارد شده‌اند. شرکت AST SpaceMoblie با Rakuten Mobile همراه شده و در حال حاضر یک ماهواره فعال در مدار دارد. این شرکت مجوز آزمایش اولیه در ژاپن و ایالات متحده را دریافت کرده است. شرکت Lynk هم یک خدمت «ذخیره و ارسال» را با سه ماهواره در ماه آوریل به صورت محدود عرضه کرد. هردو شرکت قرار است طی چند سال آینده یک منظومه کامل تشکیل دهند.

بازار خدمات ماهواره‌ای همراه (MSS) به دلیل نیاز به تکنولوژی‌های خاص، همواره بازار بکری به حساب می‌آید. با این حال 3GPP با همکاری صنعت ماهواره‌ای در حال تهیه یک راه‌حل استاندارد بین‌المللی به نام 5G Non-Terrestrial Networks (NTN) یا شبکه‌های 5G فرازمینی است که راه را برای توسعه این بازار هموار می‌کند. استاندارد 5G NTN، امکان رومینگ ساده بین شبکه‌های ماهواره‌ای و خارج از زمین را با استفاده از دستگاه‌های استاندارد سلولی، فراهم می‌کند. درنتیجه دیگر نیازی به ترمینال‌ و گیرنده‌های خاص و منظومه‌های مجزا نیست و بازار بالقوه خدمت ماهواره‌ای همراه به شکل قابل توجهی رشد می‌کند.

شبکه‌های 5G فرازمینی (NTN)

خدمات ارتباط ماهواره با گوشی باعث شد تا فشار گسترده‌ای برای استفاده از شبکه‌های ماهواره‌ای بر مبنای NTN را مشاهده کنیم؛ حرکتی که به سود صنعت ماهواره‌ای و در مقیاس گسترده‌تر، صنعت موبایل، تمام می‌شود. با این حال تهیه NTN به مدت‌ها قبل برمی‌گردد و 3GPP از خیلی وقت پیش مشغول تهیه آن است. برای مثال، از زمان رونوشت ۱۵ 3GPP، مطالعه روی 5G NTN آغاز شده است و در سال ۲۰۲۲، 3GPP دو روند کاری موازی را در جزئیات رونوشت ۱۷ منتشر کرد که به پهن‌باند 5G مبتنی بر ماهواره و کاربرد‌های IoT با جزئیات زیر اختصاص دارد:

• NR-NTN (NTN رادیوی جدید)- چارچوب رادیویی جدید 5G را با ارتباطات ماهواره‌ای، ارائه خدمات پهن‌باند مستقیم موبایلی و اپلیکیشن‌های استاندارد استفاده وفق می‌دهد. درنتیجه گوشی‌های 5G فعال در فرکانس‌های مختص 5G NTN و فرکانس‌های پایین‌تر از 5GHz زمینی می‌توانند مستقیما با ماهواره‌های سازگار با رونوشت ۱۷ ارتباط بگیرند. افزون بر این، رونوشت ۱۷ رابط میان شبکه اصلی و زیرشبکه‌های ماهواره‌ای و گنجاندن طیف آپ‌لینک 80MHz MSS در باند-L (1-2 GHz) و مقدار یکسانی طیف داون‌لینک در باند-S (2-4GHz) را نیز تسهیل می‌کند.
• IoT-NTN- پشتیبانی ماهواره‌ای از دستگاه‌های eMTC و NB-IoT را ممکن کرده، و سطح پوشش را به کاربردهای مهمی مثل ردیابی دارایی در سراسر جهان (مثل محموله‌های هوایی، کانتینر‌های و دیگر دارایی‌هایی که از پوشش سلولی خارج می‌شوند)، توسعه می‌دهد. IoT-NTN برای کاربردهایی با نرخ پایین داده مثل انتقال داده‌های حسگر و پیام‌های متنی طراحی شده است.

رونوشت ۱۷ استاندارد‌های NR-NTN و IoT-NTN را در خود جای داده و رونوشت ۱۸ 5G Advanced نیز قابلیت‌های جدید، بهبود پوشش/تحرک و پشتیبانی از طیف باند‌های بیشتری را در خود دارد. برای مثال، برنامه‌هایی وجود دارد تا بازه فرکانس NR-NTN را با اضافه کردن خدمات ماهواره‌ای ثابت (FSS) در باند 17-20.2 GHz برای داون‌لینک و 27.5-30.5 برای آپ‌لینک، به فراتر از 10GHz توسعه دهند.

اینترنت اشیاء (IoT) ماهواره‌ای

اپراتور‌های قدیمی موبایل ماهواره‌ای از جمله Inmarsat، Iridium و Globalstar سال‌ها است که با هدف گرفتن صنایع مختلف، از کشاورزی و ساخت‌وساز و نفت و بنزین گرفته تا دریایی، حمل‌ونقل و خدمات، خدمات M2M/IoT را عرضه می‌کنند. برخی از بازیگرانی قدیمی ماهواره‌های ثابت (FSS)، از جمله آسیا‌ست، یوتلست و اینتل‌ست، نیز خدمات M2M/IoT را از طریق باند‌های Ku یا Ka ارائه می‌کنند.

دیگر بازیگری که در ارتباطات ماهواره‌ای سابقه‌ طولانی دارد، شرکت تولید چیپ کوالکام است. این شرکت یکی از اولین شرکا و ارائه‌دهنده‌های مهم تکنولوژی برای شرکت Globalstar است و خدمتی به نام OmniTRACS را برای ردیابی ماهواره‌ای عرضه کرده است. کوالکام حضور پررنگی در صنعت ارتباطات ماهواره‌ای دارد و اوایل سال جاری از خدمتی به نام Snapdragon Satellite، برای ارتباط گوشی با موبایل، رونمایی کرد. این شرکت چندی بعد از دو مودم ماهواره‌ای GEO/GSO IoT-NTN و سازگار با رونوشت ۱۷ خبر داد که با همکاری ارائه دهنده Skylo در ایالات متحده راه‌اندازی می‌شود. شرکت Skylo، ارائه دهنده خدمات NTN است و به دستگاه‌های سلولی موجود اجازه می‌دهد تا با شبکه‌های ماهواره ثابت متصل شوند:‌

• مودم کوالکام ۲۱۲۵- یک مودم ماهواره‌ای IoT است که برای متصل کردن حسگر‌ها و دستگاه‌های ثابت نظارتی به ماهواره‌های NTN محور طراحی شده است. این چیپست دستگاه بسیار کم‌مصرفی است که می‌توان برق آن را با صفحه‌های خورشیدی یا ابرخازن‌‌ها تامین کرد.
• مودم کوالکام ۹۲۰۵۵- امکان اتصال دستگاه‌های IoT با شبکه‌های سلولی زمینی و ماهواره‌ای را فراهم کرده و برای ارائه داده‌های مکانی نیز از سامانه ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS) استفاده می‌کند. از جمله کاربرد‌های رایج این مودم می‌توان به موارد همیشه فعال صنعتی، ترکیب اتصال زمینی و ماهواره‌ای برای ردیابی دارایی‌هایی مثل ماشین‌آلات کشاورزی، کانتینر‌های کشتی، ذخایر انبار و غیره اشاره کرد.

هردو دستگاه برای کاربرد‌های کم‌مصرف و مقرون‌به‌صرفه طراحی شده و از پلتفرم ابری Qualcomm Aware پشتیبانی می‌کنند که خدماتی مثل ردیابی لحظه‌ای دارایی‌ها و مدیریت دستگاه در نواحی خارج از پوشش را برای IoT در خود جای داده است.

بیشتر فروشندگان بزرگ چیپ از جمله مدیاتک، کوالکام و سونی، تا همین امروز چیپ‌ست‌های سازگار با رونوشت ۱۷ را عرضه کرده‌اند. درنتیجه امکان دسترسی به دستگاه‌های IoT سازگار با 5G ماهواره‌ای تا پایان سال ۲۰۲۳ فراهم شده و در سال ۲۰۲۴ فراگیر می‌شوند.

اپراتور‌های ماهواره NTN

تا به امروز، تنها چند ماهواره مبتنی بر NTN فعالیت خود را آغاز کرده‌اند. یکی از شرکت‌های بزرگ متعلق به شرکت Statelio اسپانیا است که در مدار پایینی زمین فعالیت می‌کند. Statelio اولین شرکتی است که رونوشت ۱۷ استاندارد IoT-NTN از 3GPP را رعایت کرده است. شرکت Staliot در حال حاضر دو ماهواره در مدار دارد و به تازگی نیز یک آزمایش موفق رومینگ با شبکه 5G  فرازمینی شرکت Telefonica را با استفاده از یک دستگاه IoT و سیم‌کارت استاندارد به اجرا گذاشته است. امکان استفاده از خدمات Stateliot برای فعالیت‌های تجاری در سال ۲۰۲۴ فراهم می‌شود. این شرکت امیدوار است که در نهایت ۲۵۰ ماهواره کوچک را در مدار فعال و خدمات 5G IoT-NTN را به صورت بین‌المللی عرضه کند.

آیا تاریخ برای ماهواره‌ها تکرار می‌شود؟

بیش از دو دهه قبل، صنعت ماهواره موبایلی میلیارد‌ها دلار روی چند منظومه برای ارائه خدمات صوتی و داده‌ در مدار پایینی زمین سرمایه‌گذاری کردند. تنها چند مورد از این سرمایه‌گذاری‌ها امکان بقا و توسعه پیدا کردند. حال سوال اینجاست که آیا تاریخ دوباره تکرار می‌شود؟

درست است که این بار هم شباهت‌هایی با روند قبلی وجود دارد اما شرکت تحقیقاتی Counterpoint Research به تفاوت‌های مهمی نیز اشاره می‌کند. طی ۲۰ سال گذشته، ماهواره‌ها کوچک‌تر، توانمند‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر شده‌اند. برخی از این ماهواره‌ها مبتنی بر تکنولوژی CubeSat هستند که با استفاده از تجهیزات تجاری و مصرفی (COTS)،‌ هزینه را کاهش و سرعت را افزایش می‌دهد. این مساله به ویژه برای ماهواره‌های ثابت اهمیت دارد که بیشترشان برای هدف گرفتن بازار IoT-NTN طراحی شده‌اند. دیگر تمایز مهم اینکه با توجه به ورود شرکت‌های خصوصی و به ویژه SpaceX، هزینه‌های پرتاب نیز به شکل قابل توجهی کاهش یافته است.

با این حال، شاید مهمترین وجه تمایز ماهواره‌های فعلی و نسل بعدی، پیروی از استاندارد‌های 3GPP NTN است. سیستم‌های خاص ماهواره‌ای نیز تا به اینجا کار حجم محدودی دارند و درنتیجه برای کاربران نهایی گران تمام می‌شوند-مانعی بزرگ بر سر راه رشد. 5G نیز (همانند 4G و قبل) استاندارد‌های خاصل خود را دارد و همین مساله به تولید بیشتر چیپست،‌ دستگاه‌ و خدمات مقرون‌به‌صرفه و درنتیجه بازار بزرگتری منتهی می‌شود. برای مثال،‌ شرکت Sateliot برآورد کرده که هزینه اتصال ماهواره‌ای IoT با سقوط چندصد دلاری، به کمتر از ۱۰ دلار در ماه می‌رسد.

به‌علاوه، فراگیر شدن 5G NTN و ادغام آن در 5G فرازمینی، باعث ایجاد یک شبکه جهانی یکپارچه ارتباطات می‌شود و با توجه به افزایش ظرفیت، خدماتی با نرخ داده بالاتر در اختیار کاربران قرار می‌گیرد. این مساله به کاربرد‌ها و موارد استفاده بیشتری منتهی شده و درنتیجه ارزش‌افزوده‌ بالاتری را برای کاربران دارد و به وضوح باعث توسعه چشمگیر خدمات موبایل ماهواره‌ای در سراسر جهان می‌شود.