衛星IoTとは? 仕組み, メリットと応用

IoT デバイスが都市内にある場合、カバレッジが問題になることはほとんどありません. 同じデバイスを漁船に移動します, リモートパイプライン, 孤立した農場, またはモバイルタワーから遠く離れた機器, 接続がプロジェクトの最も難しい部分になる可能性があります.

そこで衛星 IoT が役立ちます.

衛星接続により、地上ネットワークが信頼できるカバレッジを提供できない場合に、IoT デバイスにデータを送信する別の方法が提供されます。. 一部のシステムでは, デバイスは衛星と直接通信します. 他では, 衛星はローカル ゲートウェイのバックホールとして使用されます. 3 番目のアプローチでは、携帯電話と衛星を組み合わせて、資産の位置が変化したときにそれらを切り替えることができます。.

これは、すべてのリモート IoT プロジェクトで衛星を使用する必要があるという意味ではありません。. メッセージサイズ, 報告頻度, バッテリー寿命, アンテナの配置, サービスコスト, カバー範囲はすべて最終的な選択に影響します.

これらのトレードオフを理解することが衛星 IoT をうまく活用する鍵となります.

衛星IoTとは?

衛星IoTとは、フィールド機器と業務アプリケーション間の接続の一部または全部に衛星通信を利用するIoTシステムを指します。.

基本的な目的はシンプルです. 接続されたセンシングと資産の可視性を、携帯電話の塔がサービスを提供する場所を超えて拡張します。, Wi-Fi, 有線ネットワーク, またはその他の地上インフラ.

衛星に接続されたデバイスが報告する可能性があります:

• GPS位置情報
• タンクまたは水位
• 温度と湿度
• プレッシャー
• 機器のステータス
• 土壌または環境条件
• アラームイベント

ほとんどの衛星 IoT アプリケーションでは、大きなファイルを移動する必要はありません. 彼らはショートに依存することが多い, 計画された間隔で送信される有用なメッセージ.

これが理由の 1 つです 衛星接続 遠隔監視に非常に適しています. ビジネスには一定のデータ ストリームが必要ない場合があります. 資産がまだ稼働していることだけを知る必要がある場合があります, それはどこですか, または値が制限を超えているかどうか.

衛星IoTと従来のIoTの違い

衛星と地上の IoT を、同じ質問に対する競合する答えとして見るべきではありません.

セルラーIoT 多くの場合、資産が信頼性の高いモバイル通信範囲内にある場合には、現実的な選択肢となります。. 衛星資産がオフショアで運用されると、衛星の魅力がさらに高まります, 遠く離れた土地を越えて, または携帯電話サービスが不安定な地域を経由する場合. 以下の比較は、プロジェクト概要の主な導入要素を反映しています。.

重要な点は、より広い範囲をカバーするには設計上のトレードオフが伴うということです。. 衛星リンクはカバレッジの問題を解決する一方で、電力に関する新たな疑問を生み出す可能性がある, アンテナの位置, 送信時間, そしてデータコスト.

衛星 IoT 接続はどのように機能するのか?

典型的な衛星 IoT データ パスは次のようになります。:

センサー → 通信モジュール → アンテナ → 衛星ネットワーク → 地上インフラ → クラウドプラットフォーム → アプリケーション

詳細はシステムによって異なります.

リモートレベルセンサー, 例えば, 予定された時間に起きるかもしれない, 読書を集める, ちょっとしたメッセージを用意して. その通信モジュールは衛星ネットワークを通じてそのメッセージを送信します. データはクラウド サービスに到達します, ダッシュボードに表示されたり、アラートをトリガーしたりできる場所.

デバイスがメッセージをすぐに送信できない場合, 適切に設計されたシステムはそれを保存し、後で再試行する可能性があります.

衛星通信はデバイスの位置以上のものに依存するため、これは重要です. アンテナの向き, 周囲の構造物, 地形, 衛星の利用可能性, ネットワーク設計はすべてリンクに影響を与える可能性があります.

衛星接続を追加する 3 つの方法

衛星が入ることができるのは、 IoTアーキテクチャ 複数の場所で.

衛星に直接送信

デバイス自体には、衛星ネットワークとの通信に必要な無線機とアンテナが含まれています。.

このアプローチは、個々の資産が大規模な遠隔地に分散しており、近くのインフラストラクチャに依存できない場合に魅力的です。.

衛星バックホール

ローカルセンサーはまず近くのゲートウェイに接続します. 次に、ゲートウェイは衛星リンクを介してデータを送信します。.

これは、多くのローカル センサーを備えたリモート サイトにとって実用的なアーキテクチャとなります。, エネルギー設備など, 農業現場, または隔離された施設.

ハイブリッドセルラーと衛星

デバイスは、利用可能な場合は携帯電話接続を使用し、地上の通信範囲が失われた場合は衛星接続を使用します。.

GSMA ガイダンスでは、ハイブリッドのセルラー接続と非地上波接続が、地上ネットワークの境界を越えて IoT サービスを拡張するための重要なモデルとして特定されています.

このアプローチは車両にとって特に意味があります, コンテナ, およびモバイル機器は、多くの時間を携帯電話の通信範囲内で過ごしますが、時には死角に入り込むこともあります。.

衛星IoTを支える主要テクノロジー

衛星 IoT は 1 つの無線規格に縛られません. いくつかのテクノロジーがさまざまなタイプの接続デバイスをサポートできます.

衛星 LoRaWAN に直接接続

LoRaWAN 低消費電力で長距離通信を必要とする IoT アプリケーション向けに設計されました. 一般に、高帯域幅のトラフィックではなく、小さなセンサー メッセージに関連付けられます。.

衛星ネットワークは、衛星に LoRaWAN ゲートウェイ機能を配置することで、このモデルを拡張できます。. LoRa Alliance は、LEO 衛星ゲートウェイが長い見通し距離にわたって適切な LoRaWAN センサーと通信できることを指摘しています。.

環境センシングや遠隔農業などのアプリケーション向け, このモデルは、多くの場合、値が大規模なデータ ストリームではなく小さな測定値から得られるため、魅力的である可能性があります。.

NB-IoT over NTN

NB-IoT は地上ネットワークを超えて進化しています.

3GPP リリース 17 非地上ネットワーク上での NB-IoT および eMTC の標準化されたサポートを導入. この取り組みは、衛星通信をより広範なセルラー IoT エコシステムに導入するのに役立ちます.

ソリューション設計者向け, 標準ベースの NTN により、携帯電話と衛星を 2 つの完全に別個のシステムではなく、1 つの接続戦略の一部として考えることが容易になります。.

モジュールとアンテナは依然として重要

衛星対応モジュールは展開の成功を保証するものではありません.

ハードウェア設計ではアンテナの配置も考慮する必要があります, 電源, エンクロージャの材質, 取り付け角度, メッセージのスケジュール設定, 再試行, およびローカルデータストレージ.

これはバッテリー駆動の製品にとって特に重要です. 無線送信は、​​通常、センサーにおけるより多くのエネルギーを必要とする操作の 1 つです。, そのため、レポート戦略は動作寿命に直接影響を与える可能性があります。.

衛星 IoT が最も価値をもたらすのはどこですか?

最も強力なアプリケーションは 1 つの機能を共有する傾向があります: 資産は重要だ, しかし地上波は想定できない.

適切な接続戦略は主にカバレッジに依存します, 報告頻度, データ量, 資産がネットワーク環境間をどのように移動するか.

海事および船舶の監視

船舶が海岸から離れると, 地上のモバイル通信範囲の信頼性が低下する.

衛星 IoT は船舶の位置をサポートできます, 設備の状態, 環境センシング, 近くの携帯電話塔に依存せずに、選択された運用メッセージを送信できます。.

農業と環境のモニタリング

フィールド, 森, 河川, 貯水池, 気象観測所は通信インフラから遠く離れた場所にある可能性があります.

衛星に接続されたセンサーにより、エリア全体にわたる地上ネットワークを構築することなく、選択されたフィールドデータを収集できるようになります.

エネルギーと公共事業

パイプライン, 井戸, 変電所, 再生可能エネルギー資産, 公共インフラは多くの場合、広い地域に分散しています。.

これらのアプリケーションでは, 資産が正常に動作していること、または現場検査が必要であることを示すには、小さなステータス メッセージで十分な場合があります。.

物流と資産追跡

コンテナ, 車両, トレーラー, 産業用機器が 1 つのネットワーク環境に留まることがほとんどありません。.

資産は都市から田舎の道路に移動する可能性があります, その後港または沖合航路へ. ハイブリッド接続は、これらの場所間の可視性のギャップを減らすのに役立ちます.

衛星 IoT の主な利点は何ですか?

最初の利点は明白です: 地上ネットワークを超えたカバレッジ.

より有益なビジネス上の利点はその後に得られます.

衛星 IoT により、運用チームはリモート資産に対する可視性が向上します. 手動チェックへの依存を減らすことができます. 異常な状態を早期に発見するのに役立ちます. 携帯電話の通信範囲がなくなった場合でも、選択したデータを移動し続けることもできます.

サテライトはハイブリッド システムの 2 番目の通信パスもサポートできます. GSMAはNTNを地上モバイルインフラストラクチャを補完するものと説明, 特に遠隔地や十分なサービスを受けられていない地域では.

その言葉, 補体, 重要です.

多くの IoT 導入向け, 目標は携帯電話を置き換えることではありません. セルラーだけではカバーできない死角を取り除くことです.

衛星IoTとセルラーIoT: どれを選ぶべきか?

適切な接続性の決定は資産から始まります, ネットワークロゴではありません.

概要は、適用範囲に基づいた有用な決定パターンを提供します。, レポートのニーズ, そして資産の移動.

衛星接続を開始する前に, 6つの質問に答えてください:

1. デバイスが実際に動作する場所? 実際の導入エリアのサービスカバレッジを確認する.

2. どれくらいのデータを送信する必要があるか? 位置情報の更新と画像の要件は大きく異なります.

3. どのくらいの頻度で報告しなければならないか? 数分ごとにレポートを作成すると、電力使用量とサービス コストの両方が変化する可能性があります.

4. デバイスにはどのように電力が供給されますか? バッテリー駆動の資産には現実的なエネルギー予算が必要です.

5. アンテナはどこに設置されますか? エンクロージャ, 金属, 建物, 地形, 空の可視性がパフォーマンスに影響を与える可能性があります.

6. 送信に失敗するとどうなるか? デバイスが再試行するかどうかを決定する, メッセージを保存する, または次のレポート期間を待ちます.

これらの質問により、通常、カバレッジ マップだけではさらに多くのことが明らかになります。.

結論

IoT が運用できる衛星接続の変化, しかし、注意深いシステム設計の必要性がなくなるわけではありません.

リモートセンサーには依然として適切なレポート間隔が必要です. アンテナには適切な設置位置が必要です. デバイスにはまだ十分な電力が必要です. アプリケーションには、メッセージの遅延または欠落に対する計画がまだ必要です.

だからこそ、衛星 IoT は、プロジェクトが単純な質問から始まるときに最も効果的に機能します。:

地上波接続が利用できない場合にこの資産が送信する必要がある情報は何ですか?

答えが小さい場合, 貴重な運用データ, 衛星は非常に適しているかもしれない.

資産に信頼性の高い携帯電話サービスがすでにあり、頻繁または帯域幅の大きなデータを送信する場合, 地上波接続が依然としてより良い選択である可能性がある.

そして、資産が両方の世界の間を移動するとき, 多くの場合、ハイブリッド アプローチが最も実用的なバランスを提供します。.

衛星 IoT は、接続されているすべてのデバイスを衛星ネットワーク上に置くことではありません. 通常のネットワークがアクセスを停止した場合でも、適切な資産を表示し続けることが重要です.