Анализ проектов низкоорбитальных спутниковых систем IoT и нового рынка на их основе в России и в мире
Исследование, проведенное J’son & Partners Consulting, посвящено анализу проектов низкоорбитальных систем интернета вещей и нового рынка на их основе.
Результаты исследования охватывают период до 2031 г.
Развитие систем IoT происходит активно во всем мире. Понятие интернета вещей IoT сегодня обобщает все сервисы, которые ранее относили к сегментам M2M, SCADA, АСУ ТП, транспортной телематике и т.п.
В основном системы IoT основаны на применении наземных беспроводных сетей, но в последние годы активно начали развиваться системы спутникового IoT, которые могут предоставить сервисы IoT, в том числе недоступные в наземных сетях.
Спутниковые системы IoT представляют собой самостоятельный класс спутниковых систем связи. Особо следует отметить, что 90%-95% сервисов IoT, предоставляемых целевой низкоорбитальной системой IoT, невозможно обеспечить с использованием спутниковых систем широкополосного доступа (типа Starlink), что следует из анализа и сопоставления их технических, эксплуатационных и ценовых параметров. Оставшиеся 5%-10% это спутниковые системы IoT коллективного доступа.
В Отчете представлены результаты анализа технических параметров проектируемых систем спутникового IoT, которые дают представление об особенностях таких систем, отражают проблемные вопросы, достоинства планируемых технологий и их недостатки. В том числе уделяется внимание вопросам радиочастотного обеспечения с учетом решений WRC-23, которые уже нашли свое отражение в 2024 г. в новых положениях FCC (США), планируются в OFCOM (Великобритания) и в России (решение ГКРЧ). Именно на основе технического анализа формируются прогнозы развития нового рынка спутникового IoT. Горизонт анализа простирается до 2031 г.
Материалы Отчета дают цельное представление о техническом существе проектов спутниковых систем IoT (в том числе с использованием NB-IoT, LoRa), перспективах их развития и возможности их коммерциализации.
Следует отметить, что низкоорбитальные спутниковые системы IoT в случае их интеграции с сотовыми сетями или сетями LPWAN относятся к новому классу гибридных спутниковых систем D2D (Direct-to-Device), которые получили пока неустоявшееся обозначение “дополнительное обслуживание из космоса”, принятое в материалах FCC.
В денежном выражении перспектива рынка спутникового IoT достаточно хорошая и в 2030 г. рынок может составить от $6 млрд в год, а его потенциал в долгосрочной перспективе оценивается в $10-$12 млрд в год. Причем основная доля этого объема (примерно 70%-75%) относится к сервисам. Однако средний чек от одного подключения в месяц составляет $2,0-$2,5 при потенциале подключений по миру до 300-330 млн. В России потенциал подключений оценивается примерно 15 млн и объем в денежном выражении эквивалентен $300 млн (например, при реализации системы “Марафон IoT” в соответствии с исходным ТТЗ). Но необходимо учитывать, что любая низкоорбитальная система является глобальной, поэтому потенциал коммерциализации существенно выше $300 млн, если спутниковая система IoT будет реализована как международная система для предоставления сервисов в дружественных странах.
Можно предположить, что в ближайшие годы появиться несколько новых проектов спутниковых систем IoT, в том числе и российских. Высокую активность в сегменте спутникового IoT проявляют компании, которые специализируются на разработке нано- и микроспутников.
Новой задачей является разработка системы контроля и подачи команд для эксплуатации беспилотных воздушных судов за пределами прямой видимости. Спутниковая компонента этой системы должна быть основана на применении технологии спутникового IoT реального времени, что также относится к рынку IoT.
Актуальность сервисов спутникового IoT для России очень высокая, тем более в сочетании с существующей информационной платформой ГАИС “ЭРА-ГЛОНАСС” для реализации задач, намеченных в Национальных и Федеральных проектах.
Материалы Отчета могут быть полезны при принятии решений о начале проектировании новых спутниковых систем, участникам проектирования спутниковых систем IoT, преподавателям ВУЗов, студентам и аспирантам соответствующих специальностей.
Рис. 1. Потенциал рынка спутникового IoT на горизонте до 2031 г.
Источник: J’son and Partners Consulting
Отчет содержит 97 страниц, включая 19 рисунков и 32 таблицы (с учётом Приложений)
Детальные результаты исследования представлены в полной версии отчета
Анализ проектов низкоорбитальных спутниковых систем интернета вещей (IoT) и нового рынка на их основе в России и в мире (горизонт исследований до 2031 г.)
СОДЕРЖАНИЕ
- Введение
- Классификация спутниковых систем IoT и рынок спутникового IoT
- Особенности развития рынка спутникового IoT с учетом типов КА
- Анализ прогнозов развития рынка спутникового IoT
4.1 Прогноз компании Douglas Insights Lmt (UK)
4.2 Прогноз компании Research And Markets (US)
4.3 Transparency Market Research Inc. (USA)
4.4 Ericsson (Швеция)
4.5 Facts & Factors (https://www.fnfresearch.com/)
4.6 Northern Sky Research (USA)
4.7 Introspective Market Research (USA)
4.8 Анализ дополнительных источников информации
- Слияния и поглощения
- Режимы работы спутниковой системы IoT с прямым доступом к абонентским устройствам
6.1 Услуги “Базовые”
6.2 Услуги “Реального времени”
- Архитектура спутниковой сети интернета вещей
- Анализ использования частот для узкополосных систем спутникового интернета вещей
- Анализ технологий для узкополосных систем подвижной спутниковой связи для предоставления услуг режима “Базовый”
9.1 Технология NB-IoT
9.2 Технология LoRa
- Анализ технологий спутниковых систем интернета вещей для предоставления услуг режима “Реальное время”
10.1 Технология NB-IoT для сетей реального времени,
10.2 Технология LoRa для сетей реального времени
- Типовые устройства в сетях LTE и LPWAN
- Энергетический бюджет абонентских радиолиний при использовании технологии NB-IoT
- Энергетический бюджет абонентских радиолиний при использовании технологии LoRa
- Передача данными по спутниковым каналам на основе технологии LoRa
- Максимальное время сеанса связи
- Совместимость спутниковых сетей IoT и устройств SRD в диапазонах 868/915 МГц на линии “Космос-Земля”
16.1 Положения статьи 4.4 Регламента Радиосвязи
16.2 Оценка уровня помех
16.3 Оценка допустимой помехи, создаваемой на линии” Космос-Земля” в диапазонах SRD 868/915МГц
16.4 Нормативные ограничения уровня помех
16.5 Нормативные ограничения уровня плотности потока мощности на Земле в диапазоне 868 МГц
16.6 Нормативные ограничения уровня плотности потока мощности на Земле в диапазоне 5 ГГц
16.7 Пересмотр ограничения мощности спутника НГСО
- Помехи в абонентских каналах КА в диапазонах ISM
17.1 Помехи, создаваемые РЭС SRD, на линии “АСП - КА”
17.2 Помехи, создаваемые РЭС LPWAN, на линии "АСП - КА"
- Сервисы спутникового интернета вещей
- Объем пакетов и цикличность
- Обзор и анализ низкоорбитальных систем IoT
- К вопросу о сверхнизкоорбитальных системах
- Сравнение низкоорбитальных систем широкополосного доступа и низкоорбитальных систем с целевой функцией IoT
Приложение А. Распределение диапазонов частот ISM 868/915 МГц по странам
Приложение Б. Новая таблица частот США с учетом дополнительного обслуживания из космоса
Приложение В. Дополнительные источники информации
Обозначения и сокращения
Список рисунков
Рис. 1. Классификация систем спутникового IoT
Рис. 2. Распределение объема рынка спутникового IoT
Рис. 3. Прогноз числа подключений спутникового IoT в 2020-2026 г.
Рис. 4. Прогноз развития сегмента спутникового IoT (Ericsson)
Рис. 5. Оценка роста рынка спутникового IoT индийской компанией
Рис. 6. Рынок спутникового IoT (число подключений)
Рис. 7. Рынок подвижной спутниковой связи (данные NSR, 2023 г.)
Рис. 8. Распределение потенциальных спутниковых подключений IoT при ценовых и технических показателях, соизмеримых с наземными сетями
Рис. 9. Распределение потенциальных спутниковых подключений IoT по регионам
Рис. 10. Иллюстрация архитектуры гибридной бесшовной сети IoT с прямым доступом и коллективным доступом
Рис. 11. Архитектура глобально-распределённой спутниковой сети интернета вещей (ПНСТ 921-2024)
Рис. 12. Архитектура региональной сети интернета вещей (ПНСТ 921-2024)
Рис. 13. Архитектура бесшовной сети и взаимодействие операторов
Рис. 14. Режимы работы канала NB-IoT (stand-alone в сотовой сети 4G)
Рис. 15. Взаимное расположение КА и АСП
Рис. 16. Ослабление сигнала при распространении на линии “Ка-Земля” в идеальных условиях на частоте 868 МГц и 915МГц
Рис. 17. Составляющие (С/I)si в дБ на входе приемного канала КА
Рис. 18. Распределение полос частот RFID по миру
Рис. 19. Распределение технологий IoT по проектам
Список таблиц
Таблица 1. Рынок спутникового IoT
Таблица 2. Полосы частот 863-870 МГц и 915-928 МГц для использования в сетях узкополосных систем подвижной спутниковой связи в Районах МСЭ в соответствии с примечаниями к Таблице распределения полос радиочастот РР для бесшовной работы абонентских устройств, в том числе в сегменте mMTC-S IMT-2020 (5G)
Таблица 3. Диапазоны частот, планируемые для узкополосных систем подвижной спутниковой связи
Таблица 4. Параметры смартфона для режима LTE (класс 3) и абонентского устройства IoT
Таблица 5а. Сигнально-кодовые конструкции, применяемые для NB-IoT (Rel.17)
Таблица 5б. Типовые сигнально-кодовые конструкции (версия NB1), применяемые в сетях LTE для канала NB-IoT
Таблица 6. Результаты оценки бюджета абонентских радиолиний при использовании технологии NB-IoT в соответствии с параметрами Резолюция 248 (ВКР-19)
Таблица 7. Пороговое значение (С/N)п
Таблица 8. Оценка бюджета абонентских радиолиний
Таблица 9. Обозначения параметров
Таблица 10. Типовые параметры для канала W=125 кГц (пример) CКК LoRa
Таблица 11. Угловые параметры КА и АСП, время сеанса связи и наклонная дальность между ними (пример)
Таблица 12. Цикличность передачи пакетов на линии «Космос-Земля»
Таблица 13. Требуемые значения защиты от помех (С/I) при типовых значениях устройств SRD и LPWAN для диапазона 862-870 МГц
Таблица 14. Требуемые значения защиты от помех C/I и типовые параметры устройств SRD для диапазона 915-921 МГц
Таблица 15. Требуемые значения защиты от помех C/I и параметры приемных устройств в сетях типа Sigfox
Таблица 16. Усиление антенн устройств SRD в диапазонах 868/915 МГц (ECC Report 246, табл.16)
Таблица 17. Примечания к международной таблице частот
Таблица 18. Радиотехнические параметры линии С2
Таблица 19. Параметры источников помех, создаваемых РЭС SDR [ECC Report 261]
Таблица 20. C/I (дБ) для различных сочетаний SF сигнала и помехи
Таблица 21. C/(I+N) (дБ) для различных сочетаний SF сигнала и помехи
Таблица 22. Отрасли экономики (пример в соответствии в ОКВЭД) и сервисы спутникового IoT
Таблица 23. Сервисы спутникового IoT для цифровой трансформации отраслей экономики
Таблица 24. Типовые сервисы, усредненный объем пакетов и цикличность передачи
Таблица 25. Спутниковые системы и космические аппараты с целевой функцией IoT (2024 г.)
Таблица 26. Проекты низкоорбитальных систем IoT, в которых заявлено о начале коммерческой эксплуатации в 2023 г.
Таблица 27. Сравнение технологий NB-IoT и LoRa
Таблица 28. Особенности спутниковой системы на сверхнизкой орбите
Таблица 29. Формальное сравнение Starlink и “Марафон IoT”
Таблица А-1. Обозначение частотных планов LoRa
Таблица А-2. Частотные диапазоны и каналы ISM 868/915 МГц
Таблица Б-1. Новая таблица частот FCC
