Satelliten-Internet der Dinge neu denken: Anforderungen, technische Optionen und Marktlage

Das Satelliten-Internet der Dinge (IoT) ist zu einem wichtigen Zweig des IoT geworden. In den letzten Jahren hat sich die Wertschöpfungskette des Satelliten-IoT stetig verbessert, und die Marktbedürfnisse werden kontinuierlich freigesetzt, was dieses Gebiet zu einem heiß diskutierten Thema macht. Verschiedene Organisationen haben auch eingehende Untersuchungen zum Satelliten-IoT durchgeführt und neue Forschungsergebnisse vorgelegt.

Kürzlich haben die Marktforschungsinstitution Transforma Insights und das amerikanische Unternehmen Globalstar eine Studie mit dem Titel "Neu denken über das Satelliten-Internet der Dinge" gemeinsam veröffentlicht, in der die Marktchancen und -beschränkungen des Satelliten-IoT aus Faktoren wie Frequenzbandstrategie, Netzwerkarchitektur und technologischem Fortschritt analysiert werden. Im Juni dieses Jahres hat auch die IoT-Forschungsinstitution IoT Analytics einen "Marktbericht über das Satelliten-Internet der Dinge von 2025 bis 2030" veröffentlicht, in dem über 100 Lieferanten im Bereich Satelliten-IoT untersucht und die Marktlage des Satelliten-IoT analysiert wurden. Diese Forschungsergebnisse bringen alle die gleiche Meinung zum Ausdruck, dass das Satelliten-IoT zwar viel Beachtung findet, aber seine Umsetzung keine reibungslose Angelegenheit ist, und die zu berücksichtigenden Faktoren sind auch sehr komplex.

Bedürfnisse und technische Auswahl beim Satelliten-Internet der Dinge

Angesichts der gegenwärtigen Anwendungsbedürfnisse sind die von Satelliten-IoT unterstützten Szenarien relativ konzentriert und umfassen hauptsächlich mehrere Aspekte. Erstens die Anwendung in der Landwirtschaft und Umweltüberwachung, insbesondere für Sensoren, die in abgelegenen landwirtschaftlichen Gebieten oder Wäldern installiert sind. Diese Sensoren messen die Bodenfeuchtigkeit, die Gesundheit der Pflanzen, den Wasserstand oder den Zustand von Wildtieren. Zweitens die maritime und logistische Anwendung, bei der Satelliten-IoT genutzt wird, um Schiffe, Container und verschiedene Vermögenswerte, die über Ozeane und dünn besiedelte Gebiete fahren, zu verfolgen. Drittens die Energie- und Versorgungsbranche, bei der Satellitenverbindungen genutzt werden, um kritische Infrastrukturen wie Ölbohrplattformen, Pipelines, Windparks und Substationen zu überwachen. Viertens die Unterstützung von Notfall- und humanitären Einsätzen, insbesondere in Katastrophengebieten, in denen die terrestrische Infrastruktur beschädigt ist, um zuverlässige Verbindungen für Situationsbewusstsein, Vermögensverfolgung und Hilfskoordination bereitzustellen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Satellitennetze in Bergbau, Luftfahrt, Ferninfrastrukturverwaltung und Verteidigung einzusetzen. Natürlich können alle Szenarien Hybrid-Systeme sein, die zelluläre und Satellitenverbindungen kombinieren, um eine nahtlose Sichtbarkeit in der Szenarienanwendung sicherzustellen.

Jedoch wird jede Anwendung die Satellitenverbindung auf sehr unterschiedliche Weise nutzen. Verschiedene Anwendungen variieren in Bezug auf Datenmenge, Latenz, Energieverbrauch und geografisches Gebiet. Daher müssen die Eigenschaften jeder Anwendung sorgfältig bewertet werden, um die geeignete Technologie zur Lösung des Problems zu bestimmen. Darüber hinaus unterscheiden sich die Lieferanten von Satelliten-IoT auch in Bezug auf Protokollgestaltung, Frequenzbandbesitz und Konstellationsarchitektur. Um die hochwertige Entwicklung des Satelliten-IoT voranzutreiben, müssen diese multiplen Dimensionen bewertet werden, um aufzuzeigen, welche Satellitensysteme welche Art von Implementierungsproblemen effizient und wirtschaftlich lösen können.

Von der Perspektive der Bedürfnisse und des Betriebs aus müssen beim Satelliten-IoT mehrere Faktoren berücksichtigt werden:

Abdeckungsanforderungen: Einige Anwendungsfälle erfordern eine echte globale Satellitenabdeckung, während andere Anwendungen innerhalb nationaler oder regionaler Grenzen funktionieren. Daher wird die geografische Eigenschaft der kombinierten Nutzung von terrestrischen Verbindungen und Satellitenverbindungen die Auswahl der Lieferanten beeinflussen. Einige Anbieter verfügen über internationale Abdeckungskapazitäten, während andere Anbieter auf lokale oder gemeinsame Zuteilungen angewiesen sind.

Datenmenge: Die von IoT-Geräten generierte Datenmenge variiert stark. Einige Sensoren übertragen möglicherweise nur gelegentlich einige Bytes Daten, während einige Video- oder Telematiksysteme hohe Bandbreite benötigen.

Latenz: Die Wichtigkeit der Echtzeitkommunikation variiert je nach Anwendungsfall. Geostationäre Satelliten (GEO) befinden sich weit von der Erde entfernt, und die Latenz beträgt etwa einige hundert Millisekunden. Im Gegensatz dazu sind die niedrigorbitalen Satelliten (LEO) näher an der Erde, und die Latenz kann auf etwa 20 Millisekunden reduziert werden. Die Anwendungsfälle müssen die Satellitenanordnung basierend auf den Latenzanforderungen auswählen.

Kosten und Komplexität: Die Wirtschaftlichkeit des Satelliten-IoT hängt nicht nur von den Servicegebühren ab, sondern auch von den Hardwarekosten, der Integrationsarbeit und dem Betriebsmaßstab. Derzeit sinken die Hardwarekosten stetig, und die Frequenzeffizienz steigt stetig, was den Markt der Satelliten-IoT-Abdeckung erweitert.

Energieeffizienz: Viele IoT-Geräte werden über Batterien oder Solarenergie betrieben. Daher sind energieeffiziente Protokolle von entscheidender Bedeutung.

Von der Perspektive der technologischen Landschaft aus stehen die Akteure und Teilnehmer im Bereich Satelliten-IoT vor einer dringenderen Wahl, da die technologische Route die Marktlage in einigen Jahren bestimmt. Dies umfasst hauptsächlich:

Auswahl des Standards: Früher haben viele Lieferanten proprietäre Protokolle für Satellitenkommunikation entwickelt. Dies erfordert jedoch, dass die Lieferanten selbst ein starkes Ökosystem aufbauen. Derzeit wird das von der 3GPP-Kampagne vorgeschlagene NTN-Standard von mehr Lieferanten bevorzugt, da es sich auf das umfangreiche Ökosystem der 3GPP-Kampagne stützt und die Einstiegshürde senkt. Darüber hinaus hat auch die LoRa-Allianz ein LoRaWAN-Satellitenkommunikationsstandard entwickelt, um ihr eigenes Ökosystem aufzubauen. Transforma Insights ist der Meinung, dass proprietäre Systeme in Anwendungen mit ultraniedrigem Energieverbrauch oder mit einer Nachrichtenübertragung im Mittelpunkt hervorragend abschneiden, während Systeme auf der Grundlage eines einheitlichen Standards (wie 3GPP NTN) Vorteile haben, wenn die Integration mit terrestrischen zellulären Netzwerken wichtig ist.

Auswahl der Nachrichtenübertragung: Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist die Wahl zwischen Protokollen, die auf kleine, unregelmäßige Datenpakete optimiert sind, und Protokollen, die höhere Bandbreite und IP-basierten Datenverkehr unterstützen. Das erste ist ideal für Vermögensverfolgung, Messung und Umweltüberwachung, während das letztere die Breitbandanforderungen von Anwendungen wie Video oder vernetzten Fahrzeugen erfüllen kann, aber komplexere und energieintensive Hardware erfordert.

Integration von Satelliten- und terrestrischen Netzwerken: Das hybride Verbindungsmodel von Satelliten- und terrestrischen Netzwerken wird zum Schwerpunkt der IoT-Architektur. Der 3GPP NTN-Standard erweitert zelluläre Technologien wie NB-IoT und 5G NR auf Satellitenverbindungen, sodass der gleiche Chip in beiden Umgebungen funktionieren kann und eine nahezu nahtlose Umschaltung zwischen terrestrischer und Satellitenabdeckung ermöglicht wird. Dies ist besonders für Anwendungen geeignet, die hauptsächlich über zelluläre Netzwerke kommunizieren, aber Satelliten als Backup benötigen. Ein weiteres Modell nutzt Gateways, um Daten von lokalen Geräten über Technologien wie Bluetooth oder LoRa zu aggregieren und diese über Satelliten in die Cloud zu übertragen, wenn die terrestrische Abdeckung nicht verfügbar ist. Alle Methoden haben ihre Vor- und Nachteile. Vom Hardwarestandpunkt aus ist die NTN-Integration sehr effizient, aber weniger geeignet für Geräte mit extrem eingeschränktem Energieverbrauch. Das Gateway-basierte System ist sehr flexibel und effizient für Clusteranwendungen, erhöht jedoch die Latenz und das Potenzial für einzelne Ausfallpunkte.

Frequenzbandlage: Die Verfügbarkeit von Frequenzbändern bestimmt, wo und wie Satelliten-IoT-Services funktionieren. Die Internationale Fernmeldeunion ist für die globale Koordination der Frequenzbänder zuständig, während jede nationale Regulierungsbehörde die konkreten Lizenzen erteilt. Die Unterschiede in der Frequenzzuteilung zwischen Regionen erhöhen die Komplexität der Produktfertigung und -implementierung, was normalerweise mehrere Gerätevarianten erfordert.

Orbitype: Der Orbitype ist ein weiterer entscheidender Faktor bei der Gestaltung von Satelliten-IoT. LEO-Systeme befinden sich nahe an der Erde, was eine geringe Latenz und eine hohe Kapazität ermöglicht. Um eine kontinuierliche Abdeckung zu gewährleisten, benötigen sie jedoch große Satellitenkonstellationen, und die Geräte erfordern normalerweise komplexe Antennen und eine Stromversorgungsverwaltung. In der Praxis hängt die Wahl zwischen LEO und GEO von einem Gleichgewicht zwischen Latenzanforderungen, Gerätekosten und Gesamtbetriebskosten ab.

In Bezug auf den Marktbetrieb verfügen einige etablierte Anbieter wie Globalstar und Iridium über mehrere Jahrzehnte an Betriebserfahrung. Obwohl die Implementierung von 3GPP NTN noch in der Anfangsphase ist, hat es eine starke Ökosystembasis. Für Unternehmen ist das Gleichgewicht zwischen technologischer Innovation und Betriebsstabilität von entscheidender Bedeutung.

Wie sieht die Marktlage des Satelliten-Internet der Dinge aus?

IoT Analytics hat in seinem Bericht festgestellt, dass die Anzahl der Satelliten-IoT-Verbindungen im Jahr 2024 7,5 Millionen betrug, was 0,04 % der globalen IoT-Verbindungen von 18,8 Milliarden im Jahr 2024 und 0,17 % der globalen zellulären IoT-Verbindungen ausmacht. Allerdings liegt das durchschnittliche monatliche Einnahme pro Benutzer (ARPU-Wert) beim Satelliten-IoT zwischen 40 und 70 US-Dollar, fast 15-mal so hoch wie beim zellulären IoT. Der Einnahmenschlüsselanteil des Satelliten-IoT im Vergleich zum zellulären IoT betrug im Jahr 2024 3,8 % und wird in den nächsten Jahren voraussichtlich kontinuierlich steigen.

Darüber hinaus hat IoT Analytics festgestellt, dass der Markt der Lieferanten von Satelliten-IoT weiter fragmentiert werden wird. Vor 2024 hatten sieben Satelliten-IoT-Betreiber einen Marktanteil von über 80 %. Mit dem Eintritt von Unternehmen wie Starlink, Skylo Technologies und Sateliot in den Markt wird der Wettbewerb unter den Satelliten-IoT-Betreibern noch heftiger, und die Marktlage wird sich weiter differenzieren.

Zugleich verfügen 63 % der Satelliten-IoT-Betreiber über Satellitenkonstellationen in niedriger Erdumlaufbahn (LEO). Neben den Vorteilen bei der Verbindung hat die LEO-Konstellation auch erhebliche Kostenvorteile bei der Herstellung und dem Start. Beispielsweise kann der britische Satellitenhersteller OneWeb durch standardisierte Massenproduktion täglich zwei leichte (147 kg) Satelliten herstellen. SpaceX hat die Startkosten durch seine wiederverwendbaren Raketen erheblich gesenkt und die Kosten auf weniger als 3.500 US-Dollar pro Kilogramm reduziert.

Allerdings stehen die Akteure auf dem Satelliten-IoT-Markt auch vor einigen Schwierigkeiten. Der Autor hat in einem Artikel mit dem Titel "Satelliten-Internet der Dinge: Luxuriöse Geschäftsidee, begrenzte Verbindungen, überfüllter Wettlauf" darauf hingewiesen, dass das Satelliten-IoT zwar viele Probleme löst, die mit bestehenden Technologien nicht gelöst werden können, aber die Anzahl der Verbindungen voraussichtlich begrenzt bleibt und der Anteil am gesamten IoT-Verbindungen nicht hoch ist. Obwohl der ARPU-Wert hoch ist, sind bereits viele Anbieter in diesen Markt eingestromt, was diesen Wettlauf etwas "überfüllt" erscheinen lässt.

Deshalb ist der Autor der Meinung, dass es in Zukunft eine Umstrukturierung auf dem Satelliten-IoT-Markt geben wird, bei der einige Anbieter mit wenigen Verbindungen und schwacher Betriebsfähigkeit eliminiert werden. In diesem Prozess wird voraussichtlich einerseits mehr Anbieter den 3GPP NTN-Standard als technologische Route wählen, um sich das etablierte Ökosystem der 3GPP zunutze zu machen und schnell eine große Anzahl von Benutzern zu erreichen. Andererseits werden es weiterhin Fusionen und Übernahmen geben. Es sind bereits mehrere bedeutende Fusionen und Übernahmen erfolgt, und kürzlich gab es auch Gerüchte über den Verkauf von Globalstar, das bereits Verhandlungen mit SpaceX und anderen Unternehmen aufnehmen hat.

In China ist das Satelliten-IoT noch ein neues Gebiet, und die relevanten Anwendungen sind noch nicht gestartet. Als der weltweit größte Markt für IoT-Anwendungen wird China voraussichtlich auch den weltweit größten Markt für Satelliten-IoT bilden. Da eine große Anzahl von IoT-Anwendungen, die Satellitentechnologie nutzen können, in China implementiert werden, und ausländische Satelliten-IoT-Betreiber in China eingeschränkt sind, haben die chinesischen Lieferanten von Satelliten-IoT ein breites Potenzial.

Anfang Oktober dieses Jahres hat das Ministerium für Industrie und Informationstechnik eine "Ankündigung zur Organisation von kommerziellen Tests von Satelliten-IoT-Diensten (Entwurf zur öffentlichen Beratung)" veröffentlicht und um Meinungen des gesamten Landes gebeten. Das Ziel ist es, durch die Durchführung von kommerziellen Tests von Satelliten-IoT-Diensten die Angebote auf dem Satellitenkommunikationsmarkt zu erweitern, die Aktivität der Marktakteure zu wecken, die Dienstleistungsfähigkeit der Branche zu verbessern, ein sicheres Regulierungssystem aufzubauen und replizierbare und verbreitbare Erfahrungen und Modelle zu entwickeln, um die sichere und gesunde Entwicklung von aufstrebenden Branchen wie der kommerziellen Raumfahrt und der Luftraumwirtschaft zu unterstützen und den Aufbau eines neuen Entwicklungsmusters zu fördern.

Der Autor ist der Meinung, dass das Satelliten-IoT zwar die Eigenschaften einer "luxuriösen Geschäftsidee, begrenzter Verbindungen und eines überfüllten Wettlaufs" hat, aber in China ist dieser Markt noch nicht wirklich eröffnet. Darüber hinaus kann das Satelliten-IoT in Kombination mit dem terrestrischen IoT uneingeschränkte Verbindungen für verschiedene Branchen bereitstellen, um mehr Datenquellen für die "Künstliche Intelligenz +"-Initiative zu schaffen und mehr Innovationen zu ermöglichen, um neue Geschäftsmodelle zu bilden und das Ziel der digitalen und intelligenten Transformation zu erreichen.

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Account "Internet der Dinge Think Tank" (ID: iot101), Autor: Zhao Xiaofei, veröffentlicht von