1933
作者：Ada
自2022年下半年起，多家主流手機廠商宣布將新品“捅破天”，伴隨著“手機衛(wèi)星時代來臨”的熱烈討論，衛(wèi)星通信在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用也得到了越來越多的關(guān)注，其將在多領(lǐng)域發(fā)揮巨大的戰(zhàn)略價值與經(jīng)濟效益。
早在20世紀(jì)80年代，通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)播電視信號和轉(zhuǎn)發(fā)通信報文就已經(jīng)成為了主流趨勢。彼時，摩托羅拉公司提出了一個偉大的構(gòu)想——通過66顆衛(wèi)星組成的近地星群，建設(shè)一個覆蓋全球的衛(wèi)星電話網(wǎng)絡(luò)，讓用戶可以在世界上任何一個角落打電話，也就是著名的銥星計劃。
故事的結(jié)局大家都知道，受限于商業(yè)模式和技術(shù)成熟度，這個想法并未落地。但是，這一次嘗試卻為通信系統(tǒng)打開了一扇“天窗”，為后續(xù)衛(wèi)星通信發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
進入21世紀(jì)后，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展和智能手機全面爆發(fā)時期，人們開始關(guān)注網(wǎng)絡(luò)覆蓋率的問題，這也直接促進了衛(wèi)星通信服務(wù)與蜂窩網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的結(jié)合。尤其是在埃隆·馬斯克2015年提出星鏈項目后，衛(wèi)星通信被進一步推向大眾視野。
此后，衛(wèi)星技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展，而自2022年3GPP R17標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)以來，NTN（Non-Terrestrial Network，非地面網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)則直接成為了業(yè)內(nèi)熱點，“手機直連衛(wèi)星”率先變?yōu)楝F(xiàn)實。
隨后，多家主流手機廠商宣布將新品“捅破天”，伴隨著“手機衛(wèi)星時代來臨”的熱烈討論，衛(wèi)星通信在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用也得到了越來越多的關(guān)注，其將在多領(lǐng)域發(fā)揮巨大的戰(zhàn)略價值與經(jīng)濟效益。
雙輪驅(qū)動，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)牽引百億市場
隨著物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模增長，用戶對無處不在的連接需求也在增長。傳統(tǒng)的移動通信技術(shù)主要依靠地面固定的蜂窩基站實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的擴大，這也導(dǎo)致廣闊的森林、海洋、深山、草原等地區(qū)都是蜂窩網(wǎng)絡(luò)無法觸達的遠方。
據(jù)統(tǒng)計，全球現(xiàn)有的移動通信網(wǎng)絡(luò)只覆蓋了陸地表面的20%、地球總面積的6%。因此，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)則是為此前地面網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的場景建立了新的數(shù)據(jù)傳輸通路。
過去，由于衛(wèi)星發(fā)射成本極高，人們便希望一顆“站得高，看得遠”的衛(wèi)星就能夠?qū)崿F(xiàn)更大范圍的覆蓋，所以最初的衛(wèi)星通信往往選擇高軌道衛(wèi)星（GEO）。但隨著工業(yè)化器件的升級和批量生產(chǎn)，也大幅度降低了衛(wèi)星的研制成本，加之火箭發(fā)射成本的降低，低軌衛(wèi)星也逐漸成為了衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)通信的主流趨勢。
有數(shù)據(jù)顯示，低軌衛(wèi)星單個衛(wèi)星的覆蓋范圍一般在幾百公里到上千公里直徑的面積，其信號傳輸距離近、傳輸延時小、鏈路損耗低、整體制造成本也更低，所以更加適合承載衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的豐富應(yīng)用。
除了應(yīng)用側(cè)的實際需求驅(qū)動外，新技術(shù)的崛起自然也離不開政策、標(biāo)準(zhǔn)的牽引。
2022年6月，3GPP R17標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，引入了非地面網(wǎng)絡(luò)NTN，將衛(wèi)星通信網(wǎng)作為地面網(wǎng)絡(luò)的必要補充。而除了提供支持基于5G NR的NTN標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范外，R17還提供了支持NB-IoT和eMTC等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與NTN融合的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。支持物聯(lián)網(wǎng)的NTN主要針對海運、野外、能源采集、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等無法部署基站的場景，或者基站部署和維護難度、成本很大的場景。
R17標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)無疑也是開啟了衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展新階段。市場研究機構(gòu)IoT Analytics在今年5月發(fā)布的2022年物聯(lián)網(wǎng)市場總結(jié)以及未來預(yù)測的報告中分析，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)預(yù)計在2022-2027年間將從600萬增長到2200萬，年復(fù)合增長率為25%。雖然2200萬連接數(shù)對整體市場影響較小，但一些公司開始將衛(wèi)星連接集成到芯片中，也會明顯加速衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。
此外，綜合Omdia、ABI Research、麥肯錫等機構(gòu)數(shù)據(jù)，預(yù)計到2025年，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)值可達5600億美元至8500億美元。而根據(jù)信通院預(yù)測，到2027年全球衛(wèi)星通信終端市場規(guī)模將達到109億美元。
落地生花，產(chǎn)業(yè)鏈上下游積極布局
產(chǎn)業(yè)應(yīng)用永遠是檢驗技術(shù)成熟度的最佳試煉場。對于衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)而言，一方面能夠在荒漠、海洋、森林等蜂窩網(wǎng)絡(luò)未能觸達的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)跟蹤、控制與管理。例如，施工場地的重型工程設(shè)備、遠洋船舶、海上油井以及跨國集團的全球供應(yīng)鏈管理等場景，相關(guān)設(shè)備需要實時監(jiān)測、管理，而這些功能的實現(xiàn)都需要依賴衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。
另一方面，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)也能夠作為蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的冗余系統(tǒng)，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或難以全面覆蓋時及時補位。例如車隊管理應(yīng)用，目前多采用蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接，但車隊運輸過程中由于網(wǎng)絡(luò)覆蓋、天氣變化、網(wǎng)絡(luò)干擾等問題可能會出現(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)斷連的問題，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)便能夠在蜂窩信號丟失時保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)流的持續(xù)傳遞。
總結(jié)來看，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)可以應(yīng)用于遠洋航運的網(wǎng)絡(luò)通信、礦產(chǎn)開發(fā)、發(fā)電、油田生產(chǎn)的資產(chǎn)管理、農(nóng)林業(yè)環(huán)境監(jiān)測、畜牧業(yè)走失監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警等豐富場景中。
模組龍頭領(lǐng)跑，應(yīng)用端蓄勢待發(fā)
誠然，隨著市場蛋糕的膨脹，加之應(yīng)用端場景需求牽引，越來越多的企業(yè)與資本將關(guān)注到衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)背后的巨大發(fā)展空間，其也將成為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)競爭的新高地。而作為全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模組龍頭，移遠通信同樣也是最早一批布局衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)。
例如，2023年3月，移遠通信宣布推出CC200A-LB衛(wèi)星通信模組，同時還專門提供“模組+衛(wèi)星連接服務(wù)+天線”的“三合一”衛(wèi)星產(chǎn)品套裝，幫助用戶快速實現(xiàn)整體設(shè)計，加速技術(shù)落地；2023年6月，由中國電信衛(wèi)星公司牽頭，移遠通信聯(lián)合紫光展銳、鵬鵠物宇等行業(yè)上下游合作伙伴，以領(lǐng)先行業(yè)的速度開展了一系列的5G NTN（non-terrestrial network，非地面網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)重大試驗。
不止如此，作為全球領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案供應(yīng)商，移遠通信乘勝追擊，在2023上海世界移動通信大會期間先后發(fā)布了新款衛(wèi)星通信模組CC660D-LS以及符合3GPP NTN R17標(biāo)準(zhǔn)的全新5G衛(wèi)星通信模組CC950U-LS，為物聯(lián)網(wǎng)終端直連衛(wèi)星提供了高穩(wěn)定性的通道。
其中，移遠通信最新發(fā)布的5G衛(wèi)星通信模組CC950U-LS基于紫光展銳首顆衛(wèi)星通信SoC芯片V8821，該芯片采用先進的22nm工藝，集成基帶、收發(fā)器、電源管理集成電路（PMIC）、FLASH/SRAM等，使CC950U-LS在功耗、尺寸等方面的性能更具優(yōu)勢。
此外，CC950U-LS符合R17 IoT NTN標(biāo)準(zhǔn)，支持Inmarsat 和天通雙衛(wèi)星通信，支持3GPP 定義的衛(wèi)星 n255/n256 頻段。同時，該模組還可為各類設(shè)備提供雙向數(shù)據(jù)傳輸，因此特別適用于需要雙向通信的使用場景，如野外探險、海上作業(yè)等。此外，CC950U-LS還可以為緊急救援、車載、水利等物聯(lián)網(wǎng)垂直應(yīng)用行業(yè)提供更高效的無線解決方案。
更重要的是，衛(wèi)星通信能夠大展拳腳的場景一般也是在森林、海洋、沙漠等無人值守的特殊環(huán)境中，所以終端的待機能力十分重要。而CC950U-LS支持PSM省電模式和2.1 V~4.2 V寬電壓工作范圍，有效延長了終端的電池壽命，且即使在較低電量下也能正常運行。此外，考慮到終端應(yīng)用場景的復(fù)雜性，CC950U-LS采用更易于焊接的LCC封裝，尺寸為經(jīng)典的23.6 mm × 19.9 mm × 2.2 mm設(shè)計，大大減少了客戶在切換產(chǎn)品時的開發(fā)工作量。
值得一提的是，針對現(xiàn)有蜂窩通信在信號覆蓋盲區(qū)、信息監(jiān)測數(shù)據(jù)無法實時回傳等痛點問題，移遠衛(wèi)星通信模組CC950U-LS，已開展了多個基于天通衛(wèi)星的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的外場測試，測試效果良好。
據(jù)移遠通信高級產(chǎn)品經(jīng)理王鵬介紹，基于CC950-LS模組研發(fā)的智能浮標(biāo)支持水體PH數(shù)值檢測、含氧量檢測、水溫和電導(dǎo)率檢測，在沒有地面網(wǎng)覆蓋的區(qū)域已實現(xiàn)水質(zhì)水文信息通過衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)進行回傳。
截至今天，移遠通信面向衛(wèi)星通信領(lǐng)域已經(jīng)提供了滿足私有協(xié)議與3GPP標(biāo)準(zhǔn)的多款衛(wèi)星通信模組，同時還可以為客戶提供衛(wèi)星連接管理平臺以及終端的天線設(shè)計服務(wù)，為客戶進入衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域降低開發(fā)門檻。
寫在最后
實際上，除了R17版本外，3GPP針對NTN已有了長期演進的計劃，集中體現(xiàn)在5G R18版本標(biāo)準(zhǔn)和6G愿景中。在已啟動的5G R18標(biāo)準(zhǔn)中，針對NTN領(lǐng)域進行了覆蓋增強、10GHz以上頻譜的支持、移動性和業(yè)務(wù)連續(xù)性的進一步增強、終端性能優(yōu)化、終端位置報告的網(wǎng)絡(luò)驗證等方面的演進，提升了NTN的性能。而6G面向的則是空天地一體化通信的愿景，對NTN提出了更高的需求，需要實現(xiàn)與地面網(wǎng)絡(luò)更深層次的一體化融合。
毫無疑問，推動衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)成熟落地、加快衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)與5G網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展，將成為建設(shè)空天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵抓手。未來，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)與地面網(wǎng)絡(luò)的互補合作、融合發(fā)展，也有望成為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的中堅力量！
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