روندهای پژوهشی در فناوری ارتباطات مستقیم ماهواره‌ای با تجهیزات هوشمند زمینی: تحلیل علم‌سنجی در اسکوپوس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشی، گروه ارتباطات ماهواره‌ای، پژوهشکده فناوری ارتباطات، پژوهشگاه ارتباطات و فناوری اطلاعات، تهران، ایران

2 استادیار پژوهشی، گروه ارتباطات ماهواره‌ای، پژوهشکده فناوری ارتباطات، پژوهشگاه ارتباطات و فناوری اطلاعات، تهران، ایران.

3 استادیار پژوهشی، گروه ارتباطات ماهواره‌ ای، پژوهشکده فناوری ارتباطات، پژوهشگاه ارتباطات و فناوری اطلاعات، تهران. ایران

4 استادیار پژوهشی، گروه ارتباطات ماهواره‌ای، پژوهشکده فناوری ارتباطات، پژوهشگاه ارتباطات و فناوری اطلاعات، تهران، ایران،

چکیده

هدف: در سال­های اخیر، ارتباطات مستقیم ماهواره با تجهیزات هوشمند زمینی به­عنوان یکی از فناوری‌های نوین در حوزة ارتباطات ماهواره­ای، موردتوجه صنعت فضایی قرارگرفته است. تحلیل و بررسی این حوزه با بهره‌گیری از رویکرد علم­سنجی، یکی از روش‌های مؤثر برای ارزیابی ابعاد گوناگون این فناوری به شمار می‌آید. هدف این پژوهش، تحلیل علمی و ترسیم حوزه­های پیشرو و فعال در این فناوری بر پایه اطلاعات نمایه شده در پایگاه استنادی اسکوپوس طی سال­های 2011 تا 2024 است.
روش‌شناسی: این پژوهش ازنظر هدف، کاربردی است و با بهره‌گیری از روش‌های رایج در مطالعات علم‌سنجی شامل شبکة هم‌واژگانی، شبکة هم‌نویسندگی و شبکة هم‌کشوری انجام‌شده است. جامعة آماری پژوهش‌، شامل تمامی مدارک علمی مرتبط با «فناوری‌ ارتباطات مستقیم ماهواره با تجهیزات هوشمند زمینی» است که در فاصلة سال‌های 2011 تا 2024 در پایگاه استنادی اسکوپوس نمایه شده­اند. درمجموع، 168 مدرک بازیابی شد که با استفاده از نرم­افزارهایی مانند ووس ‌ویوور و گفی مورد تحلیل‌های آماری قرار گرفتند و نقشه‌های مربوط به این حوزه ترسیم و مصورسازی شدند.
یافته‌ها: نتایج نشان می‌دهد که روند تولیدات علمی در این حوزه از سال 2021 تا 2024 صعودی بوده و رشد چشمگیری داشته است. در این میان، کشور آلمان با انتشار 42 مدرک پژوهشی، به‌عنوان کشور برتر و دانشگاه بوندسوهر مونیخ هم به‌عنوان نهاد پیشرو شناسایی شده‌اند. همچنین، آندریاس کنوپ ­با انتشار 14 مقاله علمی، فعال‌ترین پژوهشگر این حوزه محسوب می‌شود.
نتیجه‌گیری: یافته‌های پژوهش نشان‌دهندة اهمیت سایر فناوری­های نوین مانند نسل پنجم شبکة ارتباطی، اینترنت اشیا و هوش مصنوعی در توسعة زیرساخت­های ارتباطات ماهواره­ای هستند. علاوه بر این، در مسیر توسعه این فناوری، توجه به محدودیت­های طیف فرکانسی موردنظر و مدیریت تداخل، امری ضروری و اجتناب‌ناپذیر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Research Trends in Direct Satellite Communications Technology with Smart Terrestrial Equipment: A Scien-tometric Analysis in Scopus

نویسندگان [English]

  • Marzieh Ahmadi 1
  • Roghieh Karimzadeh Baee 2
  • Pedram Hajipour 3
  • Leila Mohammadi 4
1 Research Assistant Professor, Satellite Communications Department, Faculty of Communications Technology , ICT Research Institute , Tehran, Iran.
2 Research Assistant Professor, Satellite Communications Department, Faculty of Communications Technology , ICT Research Institute , Tehran, Iran
3 Research assistant professor,, Satellite Communications Department, Faculty of Communications Technology , ICT Research Institute , Tehran. Iran
4 Research Assistant Professor, Satellite communications Department, Faculty of Communications Technology , ICT Research Institute , Tehran, Iran.
چکیده [English]

Purpose: Direct satellite communication with ground-based devices, as an emerging technology in the satellite communications field, has garnered significant interest from the space industry in recent years. This has led to efforts to modify existing products to support the provision of this type of service. With the full deployment of new generations of communication networks, the use of services across integrated networks—comprising terrestrial, aerial, and space-based components—will receive significant attention. It is important to note that the terrestrial elements of these communication services include smartphones and IoT sensors. To support such services in next-generation networks, such as 5G and beyond, the system must provide a high capacity, on the order of terabits per second. However, achieving this capacity presents a considerable challenge during the initial deployment phases. Consequently, early implementations have focused on narrowband services with low data rates and limited bandwidth. Nevertheless, if broadband services can be successfully operationalized and deployed, comprehensive and integrated access across diverse and remote locations can be guaranteed. This approach surpasses the limitations of the current communication network infrastructure. At present, direct-to-cell communication services on smartphones have not been standardized. Consequently, satellite systems providing such services primarily operate within the frequency spectrum allocated to terrestrial operators. However, with the implementation of 3GPP standards for 5G on Non-Terrestrial Networks (NTN) starting from Release 18, it is feasible to utilize the space-frequency band to deliver direct-to-cell communication services through appropriate software or hardware modifications. Given the emergence of this technology, employing a scientometric approach to analyze and evaluate its various dimensions is a suitable method. This research aims to scientifically analyze and map the leading and active areas within this technology, using data from the Scopus citation database spanning 2011 to 2024.
Methodology: This study is an applied research conducted using common scientometric techniques, including co-word network analysis, co-authorship network analysis, and co-country analysis. The statistical population consists of all scientific documents related to "direct satellite-to-device connection technologies" indexed in the Scopus citation database from 2011 to 2024. A total of 168 documents were retrieved. After data collection and statistical analysis, the results were visualized using software such as VOSviewer and Gephi to generate relevant maps in this field.
Findings: While most global studies employing a scientometric approach (e.g., in satellite system technology) highlight the United States and China as leaders, the findings of this study reveal that Germany, China, and France are at the forefront. This can primarily be attributed to these countries' focus on publishing scientific research in this field. In contrast, countries such as China and the United States have thus far concentrated more on the design, manufacturing, and testing processes of this technology. The extracted data indicate that scientific production in this field has shown a significant upward trend, growing substantially from 2021 to 2024. Germany is considered the leading country, with the publication of 42 research papers, and the Bundeswehr University Munich is recognized as the top institution. Additionally, Knopp Andreas is a prominent figure in this field, having published 14 research papers.
Conclusion: Today, in the process of designing, building, and developing satellite systems such as low-Earth orbit (LEO) systems in Iran, it is necessary to pay special attention to managing the operation and utilization of direct satellite-to-device communication technology within government institutions. These include the Ministry of Communications and Information Technology, the National Cyberspace Center, the Regulatory Organization, the Space Organization, and others. It is important to note that leading countries in the field of direct satellite-to-device communication are actively working to develop the necessary infrastructure to secure a significant share of the global market. By participating in regional and international agreements and collaborations, Iran can enhance data security in this domain. Overall, Iran should formulate comprehensive plans for introducing this technology domestically, taking into account its governance policies. Finally, if this technology is used legally in Iran, it could serve as a valuable complement to the mobile network and support communications during emergencies. Accordingly, the findings of this research, drawn from one of the world's most reputable databases, can inform an effective strategy for Iran in the field of Direct satellite communication with ground-based devices. This is predicated on the adherence of foreign operators to Iranian national laws and regulations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Scientometrics
  • Direct satellite communications
  • Smartphones
  • Internet of Things
  • Scopus
  • Scientific maps
افتخاری، ح.، حاجی پور، پ.، خیردوست، ع.، و یگانه، ح. (1403). تحلیل علم‌سنجی تولیدات علمی منتشر شده در حوزه منظومه‌های ماهواره‌ای. علوم و فناوری فضایی، 17(2)، ۱-۱۶.
بتولی، ز.، ناخدا، م.، فهیمی‌ فر، س.، و فهیم نیا، ف. (1399). ترسیم نقشه موضوعی مقالات حوزة بازی در کتابخانه­ها در اسکوپوس. پژوهش­نامه علم‌سنجی، 6(1)، ۲۱-۴۰. https://doi.org/10.22070/rsci.2018.642
بنیادی نائینی، ع.، و مقیسه، ز. (1403). ترسیم ساختار دانش مطالعات حوزه سیاست‌گذاری علم، فناوری و نوآوری با استفاده از تحلیل‌های هم‌رخدادی واژگان. پژوهش­نامه علم­سنجی، 10(2)، ۶۵-۹۸.
حاجی پور، پ.، یگانه، ح.، افتخاری، ح.، و ضرابی، ه. (1403). روندهای تحقیق در به کارگیری هوش مصنوعی در اینترنت اشیاء مبتنی بر ماهواره: یک تحلیل علم سنجی. علوم و فناوری فضایی، 17(64)، ۱-۱۴.
حاضری، ا.، زارع زاده مهریزی، ا.، بیگدلو، ا.، زال زاده، ا.، و مصطفوی، ا. (1401). مطالعه شباهت واژگانی متون مرتبط با کتابخانه‌های الکترونیکی، دیجیتالی و مجازی در پایگاه وب‌آوساینس: تحلیل خوشه‌ای. پژوهش‌نامه علم­سنجی، 8(1)، ۶۹-۹۶. https://doi.org/10.22070/rsci.2020.5739.1421
حیدری، ز.، حاجی پور، پ.، و افتخاری، ح .(1403). علم‌سنجی و تحلیل وضعیت تولیدات علمی منتشرشده در جهان در حوزه بکارگیری یادگیری فدرال برای شبکه­های غیرزمینی [مقاله کنفرانسی]. هشتمین کنفرانس ملی پژوهش­های کاربردی در مهندسی برق، مکانیک و مکاترونیک، (صص. ۱-۱۱). https://civilica.com/doc/2024096
خاصه، ع. ا.، بانگ آور ماشک، م.، قاضی‌زاده، ح.، و مختاری، ح. (1400). یک دهه فعالیت فصلنامه تحقیقات اطلاع‌رسانی و کتابخانه‌های عمومی (1396-1387): تحلیل کتاب‌سنجی و دیداری‌سازی برونداد علمی. پژوهش‌نامه علم­سنجی، 7(1)، ۵۳-۷۶. https://doi.org/10.22070/rsci.2020.4724.1319
رنجبر فرد، م.، و محمدیان فر، س. (1403). چهارچوبی برای پیاده‌‌سازی فنّاوری‌‌ اطلاعات سبز در صنعت بیمه. پژوهشنامه بیمه، 14(1)، ۱۳-۳۶. https://doi.org/10.22056/ijir.2025.01.02
سلیمانزاده نجفی، ن. س.، عاصمی، ع.، چشمه سهرابی، م.، و شعبانی، ا. (1397). مطالعه کتاب‌سنجی تولیدات علمی حوزه اینترنت اشیا در پایگاه مدلاین: تحلیل هم­‌رخدادی واژگان. پایش، 17(5)، ۵۰۷-۵۲۰.
عقیلی، غ.، حاجی پور، پ.، و افتخاری، ح. (1402). علم‌سنجی و بررسی وضعیت بروندادهای علمی منتشرشده در جهان در حوزه نقش ماهواره در نسل ششم و بعدازآن [مقاله کنفرانسی]. ششمین کنفرانس ملی فناوری‌های نوین در مهندسی برق و کامپیوتر، (صص. 1-10). https://civilica.com/doc/1876685
قنادی نژاد، ف.­، عصاره، ف.­، و قانع، م. ر. (1402). بررسی گذشته‌نگر زمینه‌های مطالعاتی بین‌المللی در کتابداری و علم اطلاعات با استفاده از تکنیک طبقه‌بندی خودکار (1945-2019). پژوهش­نامه علم­سنجی، ­9(2)، ۹۷-۱۳۰.
قویدل، س.، ریاحی نیا، ن.، دانش، ف.، و نوروزی چاکلی، ع. (1402). هوافضا: مطالعه علم‌سنجی و تحلیل سنجه­های مرکزیت شبکه هم‌نویسندگی پژوهشگران. پژوهش­نامه علم­سنجی. 9(2)، ۱۶۵-۲۰۴.
کفشدوز محمدی، ف.، حسینی نیا، غ.، میگون پوری، م. ر.، و وظیفه دوست، ح. (1400). علم‌سنجی و ارائه مسیر پژوهش­های آتی توسعه اکوسیستم کسب‌وکارهای استارت آپی. ­پژوهش‌نامه علم­سنجی­، 7(2)، ۵۱-۷۶. https://doi.org/10.22070/rsci.2020.5505.1388
کمانی، م.، عندلیب، س.، جوزی، ز.­، و نوروزی، ع. (1403) .تجزیه‌وتحلیل کتاب‌سنجی و خوشه‌های موضوعی بروندادهای پژوهشی برخوردار از حمایت مالی حوزه سلامت روان کشور ایران در پایگاه وب‌آوساینس. ­پژوهش‌نامه علم­سنجی­، 10(2)، ۴۶-۶۴. https://doi.org/10.22070/rsci.2024.18768.1713
هدایت فر، م.، و محمدیان، ا. (1403). نگاشت نقشه پژوهشی و تحلیل رخداد هم‌واژگانی زیست‌بوم  دیجیتال با رویکرد مدیریتی در پایگاه استنادی وب‌آوساینس. پژوهش‌نامه علم­سنجی، 10(2)، ۲۳-۴۴.
Aghili, G., Hajipour. P, & Eftekhari, H. (2024). Scientometrics and review of the status of scientific outputs published in the world in the field of the role of satellites in the sixth generation and beyond [Conference presentation]. 6th National Conference on New Technologies in Electrical and Computer Engineering, (pp. 1-10).
Batooli, Z., Nakhoda, M., Fahimifar, S., & Fahimnia, F. (2020). Subject map of game in libraries articles in the Scopus database. Scientometrics Research Journal, 6(1), 21-40.
Bonyadi Naeini, A., & Moghiseh, Z. (2024). Mapping knowledge structure of science, technology, and innovation policy making studies: a co-occurrence analysis. Scientometrics Research Journal, 10(2), 65-98. https://doi.org/10.22070/rsci.2024.18091.1686
[In Persian].
Centenaro, M., Costa, C. E., Granelli, F., Sacchi, C., & Vangelista, L. (2021). A survey on technologies, standards, and open challenges in satellite IoT. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 23(3), 1693-1720. https://doi.org/10.1109/COMST.2021.3078433
Eftekhari, H., Hajipour, P., Kheirdoost, A., & Yeganeh, H. (2024). Scientometric Analysis of Published Scientific Productions in the Field of Satellite Constellations. Journal of Space Science and Technology, 17(2), 1-16. https://doi.org/10.22034/jsst.2024.1471 [In Persian].
Farooqui, M. N. I., Arshad, J., & Khan, M. M. (2021). A bibliometric approach to quantitatively assess current research trends in 5G security. Library Hi Tech, 39(4), 1097-1120.
Ghanadi Nezhad, F., Osareh, F., & Ghane, M. R. (2024). A retrospective study of international studies in library and information science using automated classification technique (1945-2019). Scientometrics Research Journal, 9(2), 97-130.
GhaviDel, S., Riahinia, N., Danesh, F., & Noroozi Chakoli, A. (2023). Aerospace: a scientometrics study and centrality indicators analysis of researchers' co-authorship network. Scientometrics Research Journal,  9(2), 165-204.
Goranin, N., Hora, S. K., & Čenys, H. A. (2024). A bibliometric review of intrusion detection research in iot: evolution, collaboration, and emerging trends. Electronics, 13(16), 3210. https://doi.org/10.3390/electronics13163210
Hajipour, P., Yeganeh, H., Eftekhari, H., & Zarrabi, H. (2024). Research trends in utilizing artificial intelligence in satellite-based Internet of Things: a scientometric analysis. Journal of Space Science and Technology, 17(64), 1-14. https://doi.org/10.22034/jsst.2024.1478
[In Persian].
Hardesty, L. (2023). Huawei’s Mate 60 Pro phone uses 3 GEO satellites from China Telecom. Fierce Network. https://www.fierce-network.com/tech/huaweis-mate-60-pro-phone-uses-3-geo-satellites-china-telecom
Hazeri, A., Zare Zadeh Mehrizi, E., Bigdeloo, E., Zalzadeh, E., & Mostafavi, E. (2022). Examining keywords similarities amongst scientific literature of the electronic, digital, and virtual libraries in web of science:  clustering analysis. Scientometrics Research Journal, 8(1), 69-96. https://doi.org/10.22070/rsci.2020.5739.1421 [In Persian].
He, Y., Xiao, Y., Zhang, S., Jia, M., & Li, Z. (2024). Direct-to-smartphone for 6g ntn: technical routes, challenges, and key technologies. IEEE Network, 38(4). 128-135.
Hedayatfar, M., & Mohammadian, A. (2024). Mapping the scientific map and analyzing the co-occurrence of the concept of the digital ecosystem with a management approach on the Web of Science. Scientometrics Research Journal, 10(2), 23-44.
Heidari, Z., Hajipour. P., & Eftekhari, H. (2024). Scientometrics and analysis of the status of scientific productions published in the world in the field of Application of federated learning to non-terrestrial networks [Conference presentation]. The 8th National Conference of Applied Researches in Electrical, Mechanical, and Mechatronics Engineering, (pp. 1-11).
Ingle, U., Chaurasia, V., Basu, M., Arjun, C., Kumar, S., & Tupe-Waghmare, P. (2021). Circularly polarised reconfigurable antenna in 5G application: a bibliometric study using Scopus database. Library Philosophy and Practice (e-journal), (5761), 1-25.
Jan van Eck, N., & Waltman, L. (2023). VOSviewer Manual. Universiteit Leiden; CWTS Meaningful Metrics.
Kafshdooz Mohammadi, F., Hosseininia, G. H., Meiguonpoory, M., & Vazifehdust, H. (2021). Scientometrics and presenting the future research path to the development of startup business ecosystems. Scientometrics Research Journal, 7(2), 51-76.
Kamani, M., Andalib, S., Jozi, Z., & Noruzi, A. (2024). Bibliometric analysis and thematic clusters of funded research outputs in the field of mental health in Iran in the Web of Science database. Scientometrics Research Journal,10(2), 45-64.
Khasseh, A. A., BangAvar Mashak, M., Ghazizadeh, H., & Mokhtari, H. (2021). A decade of performance of the research on information science and public libraries quarterly (2008-2017): a bibliometric analysis and visualization of scientific output. Scientometrics Research Journal, 7(1), 53-76. https://doi.org/10.22070/rsci.2020.4724.1319 [In Persian].
Mahajan, S., Wagle, S. A., Sangve, S. M., & Gangadhara, A. (2024). AI for 5G networking- A bibliometric analysis. International Journal of Intelligent Systems and Applications in Engineering,12(17s), 28–39. https://www.ijisae.org/index.php/IJISAE/article/view/4834
Olatinwo, S. O., & Joubert, T. H. (2022). Deep learning for resource management in Internet of Things networks: A bibliometric analysis and comprehensive review. IEEE Access, 10, 94691-94717. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3195898
Pastukh, A., Mironova, O., Tikhvinskiy, V., & Akhmediarov, V. (2024). Analysis of the possibility to use hybrid satellite-terrestrial systems (Direct-to-Device) in the IMT bands of terrestrial cellular networks [Conference presentation]. Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO), Vyborg, Russian Federation, (pp.  1-6). https://doi.org/10.1109/SYNCHROINFO61835.2024.10617551
Qin, H. X., Hao, Y., & Miao, J. G. (2021). Analysis of research situation of wireless transmission of the Internet of Things based on bibliometrics. Journal of Physics: Conference Series, 1948(1), 012142. http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/1948/1/012142
Qu, Z., Zhang, G., Cao, H., & Xie, J. (2017). LEO satellite constellation for Internet of Things. IEEE Access, 5, 18391-18401. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2735988
Ranjbarfard, M., & Mohammadianfar, S. (2024). Framework for the implementation of Green IT in insurance industry. Iranian Journal of Insurance Research, 14(1), 13-36.
Raut, H. D., Shevada, L. K., Malekar, R. R., Dixit, A. S., & Kumar, S. (2021). Metamaterials in 5G antenna designs: A bibliometric survey. Library Philosophy and Practice, (5401), 1-19. https://digitalcommons.unl.edu/libphilprac/5401
Schneiderman, B. (2024). The Satellite-To-Phone Market. Satellite Markets & Research. https://www.satellitemarkets.com/satellite-phone-market
Soleimanzade Najafi, N. S., Asemi, A., CheshmehSohrabi, M., & Shabani, A. (2018). Scientific articles in Internet of Things: A bibliometric and co-word analysis in MEDLINE. Payesh, 17(5), 507-520. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.16807626.1397.17.5.8.0 [In Persian].
Solis Pino, A. F., Ruiz, P. H., Mon, A., & Collazos, C. A. (2024). A bibliometric analysis of the landscape of measuring technology maturity in the enterprise Internet of Things. International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), 14(4), 4697-4713. http://doi.org/10.11591/ijece.v14i4.pp4697-4713
Toka, M., Lee, B., Seong, J., Kaushik, A., Lee, J., Lee, J., Lee, N., Shin, W., & Poor, H. V.  (2024). RIS-Empowered LEO satellite networks for 6G: promising usage scenarios and future directions.  IEEE Communications Magazine, 62(11), 128-135.
Tuzi, D., Aguilar, E. F., Delamotte, T., Karabulut-Kurt, G., & Knopp, A. (2023). Distributed approach to satellite direct-to-cell connectivity in 6g non-terrestrial networks. IEEE Wireless Communications, 30(6), 28-34. https://doi.org/10.1109/MWC.002.2300179
Xu, Z., Chen, G., Fernandez, R., Gao, Y., & Tafazolli, R. (2024). Enhancement of direct LEO satellite-to-smartphone communications by distributed beamforming. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 73(8), 11543-11555. https://doi.org/10.1109/TVT.2024.3379017