衛星ベースのセルラーネットワークは実現可能か？

 

衛星ベースのセルラーネットワークは実現可能か？

Starlink（スターリンク）の実現を見れば、衛星を利用したグローバルなインターネットサービスが可能であることは証明されました。では、既存のセルラー・ネットワーク（4G、5G）も衛星ベースで運用することは可能なのでしょうか？結論から言うと、技術的には可能ですが、いくつか克服すべき課題があります。現在も衛星ベースのセルラー・ネットワークの実現に向けた試みがいくつか行われており、限定的な形で運用されている事例もあります。

1. 衛星ベースのセルラー・ネットワークの基本概念

衛星ベースのセルラー・ネットワークとは、地上の基地局なしで衛星が直接携帯電話と通信する方式のネットワークを意味します。

現在私たちが使用している4G/5Gセルラー・ネットワークは、**基地局（BTS：基地局送受信機）**を通じてスマートフォンと接続されています。しかし、衛星が基地局の役割を果たすのであれば、地上ネットワークがなくても世界中どこでも携帯電話が接続できることになります。

これを実現するには、衛星が携帯電話と直接信号をやり取りできる必要があり、十分な帯域幅を提供することが求められます。

2. 衛星ベースのセルラー・ネットワークが難しい理由

衛星インターネット（Starlink）と比較して、衛星ベースのセルラー・ネットワークが難しい理由は、以下の物理的、技術的、経済的な問題によるものです。

(1) 信号伝送距離と電力の問題
既存のセルラー・ネットワーク（4G/5G）は、数百メートルから数十キロメートルの半径を持つ基地局を使って信号を送受信します。しかし、衛星は最低でも500km（低軌道LEO）から35,786km（静止軌道GEO）の高さに位置するため、信号が移動する距離が非常に長くなります。
一般的なスマートフォンの送信電力は約0.2Wから2Wですが、この程度の電力で数百〜数千km離れた衛星と直接通信するのはほぼ不可能です。
Starlinkはパラボラアンテナ（指向性アンテナ）を使用して電波を集中的に送受信しますが、スマートフォンは全方向アンテナ（全方向アンテナ）を使用しているため、信号の損失が大きくなります。

(2) 周波数帯域と干渉の問題
現在の4G LTEや5Gネットワークは、600MHz〜6GHz（サブ6GHz）および24GHz〜100GHz（ミリ波）周波数帯を使用しています。
衛星通信はLバンド（1〜2GHz）、Sバンド（24GHz）、Kaバンド（26.540GHz）、Kuバンド（12〜18GHz）などを使用しますが、これらの帯域はすでに他の用途で使用されているため、新しい周波数帯域を確保するのが難しくなっています。
地上の基地局と衛星が同じ周波数帯を使用する場合、信号干渉が発生する可能性が高いです。

(3) 衛星の移動性とハンドオーバーの問題
低軌道（LEO）衛星は高速で地球を周回しているため、スマートフォンが1つの衛星と継続的に接続されることは難しいです。
つまり、ユーザーが衛星と接続しても、すぐに別の衛星に接続を切り替える必要があります（ハンドオーバー）。これは、既存のセルラー・ネットワークで基地局間のハンドオーバーよりもはるかに難しい問題です。
Starlinkはパラボラアンテナを使用して特定の衛星を追跡し、ハンドオーバーを行いますが、スマートフォンは指向性アンテナを持っていないため、こうした方法は適用できません。

(4) 帯域幅の制限と速度の問題
Starlinkは1つの衛星で18〜80Gbpsのデータ処理能力（スループット）を持つことができますが、数千〜数万台のスマートフォンと接続するには非常に多くの衛星が必要です。
既存の地上基地局は高密度で配置されており、トラフィックを分散できますが、衛星ネットワークは広い範囲をカバーしなければならないため、帯域幅不足の問題が発生する可能性が高いです。

3. 衛星ベースのセルラー・ネットワークの可能性と現在の進展状況

上記の課題にもかかわらず、一部の企業は衛星ベースのセルラー・ネットワーク構築を試みており、限定的な形ですでに実現されている事例もあります。

(1) Starlink Direct to Cell（スターリンク・ダイレクト・トゥ・セル）
SpaceXは2024年から、スマートフォンと直接接続されるStarlinkサービスを提供する予定です。
従来のStarlinkはパラボラアンテナが必須でしたが、新しいサービスでは一般的なスマートフォンが衛星と直接接続できるように設計されています。
既存のLTE周波数帯を活用し、初期段階ではSMS（ショートメッセージサービス）およびIoTサービスを提供し、その後、音声通話およびデータ接続の拡大を予定しています。

(2) AST SpaceMobile（ブルーバード衛星ネットワーク）
AST SpaceMobileは、世界初の「宇宙セルタワー」という概念を実現しようとしている企業です。
衛星を大型の基地局のように機能させ、スマートフォンが直接衛星と接続できるように設計されています。
2023年4月には、AT&Tネットワークを通じて4G LTE音声通話およびデータ送信テストに成功しました。
従来の4G基地局に似た構造を持ちながら、地上基地局がない地域でも接続可能です。

(3) Lynk Global
Lynk Globalは衛星ベースのセルラー・ネットワークを使って2G、3G、4Gサービスを提供する技術を開発中です。
2022年には、いくつかの国で緊急メッセージサービス提供のためのテストに成功しました。

(4) Apple & Globalstar（アップルとグローバルスターの提携）
AppleはiPhone 14から、衛星を使った緊急SOS機能を提供しています。
緊急時には、衛星を通じてテキストメッセージを送信し、救助を求めることができます。
ただし、データ接続は不可能であり、限定的な機能のみ提供されています。

4. 結論：衛星ベースのセルラー・ネットワークは実現可能だが、完全な商用化には時間が必要

✅ 技術的には可能ですが、信号電力問題、帯域幅不足、ハンドオーバー問題など解決すべき課題が多いです。
✅ 一部企業（SpaceX、AST SpaceMobile、Lynk Globalなど）が開発中で、限定的に実現されています。
✅ 現在は主に緊急メッセージサービスや低速データ通信用として利用されています。
✅ 今後10年以内には、限定的な形で衛星ベースの4G/5Gサービスが商用化される可能性が高いです。

📌 結論として、衛星ベースのセルラー・ネットワークは完全に不可能ではありませんが、地上基地局を完全に代替するのは難しく、補完的な役割を果たす可能性が高いです。