宇宙でのレーザー通信（レーザーコム）が人気を集めている理由

レーザー衛星通信（レーザーコムとも呼ばれる）は、自由空間光通信のサブセットであり、無線周波数（RF）信号よりも大きな利点を持つ。レーザー衛星通信のユーザーは、データ転送速度（帯域幅）の向上が期待でき、従来の電波よりもはるかに多くの情報を送受信できる。スターリンクや アマゾン・プロジェクト・カイパーのような大手衛星事業者がこの技術に投資していることから、光衛星間リンク（OISL）に注目が集まっている。

ABIリサーチは、レーザーベースの衛星ネットワークが2027年までに年間152億米ドルの収益を生み出すと予測している。

レーザー衛星通信コンポーネント

レーザ衛星ネットワークは、光ターミナル、衛星間リンク、衛星レイヤ、オーケストレーション・ソフトウェア・レイヤ、地上局の5つの主要コンポーネントで構成される。

• 光ターミナル： 衛星には2～4台の光ターミナルが搭載され、それぞれが数百ギガビット/秒（Gbps）の全方向接続を提供する。
• 衛星間リンク： 光衛星間リンクは軌道を越えて衛星間を接続します。これにより、地上局に対する衛星の相対位置に関係なく、トラフィックのルーティングとグルーミングが可能になります。
• 衛星レイヤー： 低軌道（LEO）、中軌道（MEO）、静止軌道（GEO）の衛星がスペース・メッシュ・レイヤとして機能し、衛星から地上局へのネットワーク・リンクを確保します。
• オーケストレーション層： 経路と遅延を最適化するには、意思決定が可能なペイロード・オーケストレーション・ソフトウェアが必要。
• 地上局： RFおよび光地上局のレイヤーがメッシュネットワークを形成し、衛星とユーザーおよびインターネットを接続する。望遠鏡を備えたこれらの地上局は、宇宙からの赤外線を受信する。

レーザー衛星の利点

高いデータレート

レーザーコムシステムはデータレートを向上させ、一度の送信でより多くの情報を送受信できるようになりました。

ネットワークの回復力

レーザーベースの衛星ネットワークは、接続性が損なわれたエリアでの通信を保証します。例えば、海底ケーブルが損傷した場合、貨物船は接続性を失う可能性があります。レーザー通信はこのような制約を受けないため、ネットワークの回復力と柔軟性に不可欠です。

強固なセキュリティ

レーザービームを使用する衛星は、低遅延、低確率の検出/傍受、妨害耐性があります。このため、政府／防衛、企業、重要な通信インフラにおける機密性の高いユースケースにおいて、この技術は有力な候補となる。

マルチ軌道接続

接続性が低下した場合、衛星信号を別の軌道リンクに転送しなければならないことがある。例えば、GEOからMEOまたはLEO衛星システムに信号を転送する必要があるかもしれません。光／レーザー・クロスリンクは、待ち時間を改善し、インターネット接続が欠けている地球の地域までカバレッジを拡大することができる。これを実現するためには、衛星ネットワーク間の相互運用性を考慮することが重要です。RFリンクは、光クロスリンクを使って別の衛星にトラフィックを転送できなければなりません。

ネットワークのバックホール

バックホールは、衛星コンステレーションの最も重要なユースケースの1つです。トラフィックは光衛星間リンクでバックホールされ、コア通信ネットワークに接続されます。地上ファイバー・ネットワークやマイクロ波サイトが障害に見舞われた場合でも、光衛星バックホールは持続的な接続性を確保することができます。

商業・企業ブロードバンド

ネットワークトラフィックの輸送は、レーザー衛星通信のもう一つの主要な使用例です。光速でのデータ伝送により、企業は優れたネットワーク・カバレッジと接続性を得ることができます。現在運用されている最大の光衛星ネットワークは、スペースX社のスターリンクです。イーロン・マスク率いるこの会社の主なサービスには、ベストエフォート・ブロードバンド、ダイレクト・ツー・セルラー（D2C）、一部のセルラー・バックホール・アプリケーションなどがある。

レーザー衛星通信会社

サービスプロバイダー、機器ベンダー、ソリューションプロバイダー。機器とオーケストレーション／管理ソリューションの両方を提供するAalyria社や、衛星サービスと機器を提供するSpaceX社のように、複数の市場セグメントにサービスを提供する企業もある。しかし、ほとんどの企業は、レーザー衛星市場内の単一セグメントにサービスを提供している。

サービス・プロバイダーは、通信サービス・プロバイダー（CSP）からの光衛星接続を促進する衛星オペレータである。サービス・プロバイダーが管理するネットワークは、衛星インフラ、機器、インターネット・バックボーン間の連絡役である。サービス・プロバイダーの例としては、スペースX、アマゾン・プロジェクト・カイパー、テレサット、ケプラーなどがある。

機器ベンダーは光通信端末（OCT）を製造している。OCTのビーム幅はRFシステムより狭く、「照射フットプリント 」が小さい。また、安全性が高いため、妨害電波や電磁波の干渉を防ぐために組織には欠かせない。機器ベンダーは、地上インフラと宇宙資産を接続するための光地上端末（OGT）や光地上局（OGS）も販売している。機器ベンダーの例としては、Aalyria、Honeywell、Astrogate、iXblueなどがある。SpaceXは、SATELLITE 2024でOCTベンダーになる計画を発表した、機器ベンダーのセグメントの新しいメンバーである。

ソリューション・プロバイダーは、衛星レーザーコムメッシュネットワーク用に特別に設計された高度なオーケストレーションと管理ソフトウェア・プラットフォームを提供する。これらのプラットフォームは、衛星から地上局、ユーザー・インターフェースに至るまで、様々なレイヤーにわたるスケジューリングやタスク処理など、複雑なネットワーク運用の自動化を容易にします。これらのプロセスを合理化することで、ネットワークインフラ全体のシームレスな接続と効率的な管理を保証します。AalyriaとLaserLightはこの分野の主要なソリューションプロバイダーである。

図1：レーザー通信ソリューションを提供する企業リスト

(出典：ABIリサーチ）

レーザーコムのチャンスを活かす

ABIリサーチは、軌道上のレーザペイロードを搭載した衛星配備は、2024年の4,000強から2027年には12,600に増加すると予測している。レーザベースの衛星通信の需要が爆発的に高まる中、ベンダは市場機会を最大化するために次のような行動を取るべきである：

• 政府と商業部門に対応する： 政府および防衛部門は、レーザ衛星通信の最大規模の展開の本拠地である。これらのネットワークではサードパーティの端末が優先的に購入されており、端末ベンダーは重要なパートナーとなっている。高高度プラットフォーム・ステーション（HAPS）や光リンクを使用するその他の新しい接続プラットフォームが需要を喚起する可能性があるため、商業セクターにもチャンスがあるかもしれません。
• 端末のスケーラビリティと相互運用性の優先： 衛星業界では、世界中のユーザーが大幅に増加すると予想されています。この急成長は、組織が既存の技術で機能する端末を求めることを意味する。端末ベンダーは、世代や技術スタックの異なる端末を設計することで、この要件に対応することができます。この相互運用性により、端末と既存の技術投資に対する長期的な価値が保証される。
• 他のエコシステムプレーヤーとのパートナーシップを受け入れる： 端末ベンダー、ネットワーク・オペレーター、ソリューション・プロバイダー間のコラボレーションは、レーザー衛星通信の適用範囲を広げるのに役立つ。OISLは複雑で急速に拡大する技術であるため、政府や営利組織を惹きつける統合ソリューションを開発する必要がある。多くの場合、これは戦略的パートナーシップを通じてのみ合理化できる。
• 再生ペイロードでOISLを可能にする： OISLの実現は、再生ペイロードに大きく依存している。再生ペイロードは、レーザーリンク間のオンボードデータ処理を行う。この機能により、メッシュ・ネットワーク内の複数のホップ間でデータのルーティングと再送信が可能になり、地上局への依存を減らすことができる。したがって、衛星オペレータは、この市場向けの新しいシステムを設計する際に、レイヤ1、2、3の観点から再生ペイロードを組み込むべきである。

情報源：ABI Research社

お問合せ：ABI Researchに関するお問合せはデータリソース（office@dri.co.jp）までご連絡下さい。