衛星通(tong)信(xin)是近半年來科技(ji)圈的(de)熱門(men)話題——自(zi)從去年華為和(he)蘋果要(yao)讓手(shou)機向上(shang)“捅破天”之后，高通(tong)和(he)聯發科也(ye)坐不(bu)住(zhu)了，相繼推(tui)出基于自(zi)己平(ping)臺(tai)的(de)衛星通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)。
其實，和手機端的應用相比，衛星物聯網擁有更加廣闊的價值，多家機構預測其可能創造萬億元級的產業價值，也由此吸引了產業鏈上下游的積極布局。比如，2022年7月，紫光展銳聯合鵬鵠物宇率先完成全球首個基于R17 IoT NTN標準的5G衛星物聯網上(shang)星(xing)(xing)(xing)實(shi)(shi)測，開(kai)啟了基于(yu)5G的新一(yi)代衛星(xing)(xing)(xing)物聯網服(fu)務模(mo)式等。2023年3月(yue)，移遠(yuan)通信宣布將推出CC200A-LB衛星(xing)(xing)(xing)通信模(mo)組，同時還(huan)專門提(ti)供“模(mo)組+衛星(xing)(xing)(xing)連接服(fu)務+天(tian)線”的“三合一(yi)”衛星(xing)(xing)(xing)產品(pin)套裝，幫助用戶快速實(shi)(shi)現(xian)整體設計(ji)，加(jia)速技術落(luo)地。
當前(qian)，衛星物(wu)聯網(wang)(wang)是(shi)(shi)大國競(jing)爭(zheng)的(de)(de)新高(gao)地(di)，在軍民(min)領(ling)域都有巨大的(de)(de)戰略價(jia)值和(he)經濟價(jia)值，是(shi)(shi)新時代中國發展不能(neng)錯(cuo)過的(de)(de)產業(ye)大賽道。因此，本文(wen)將匯總衛星物(wu)聯網(wang)(wang)的(de)(de)落(luo)地(di)價(jia)值和(he)發展趨勢(shi)。
衛星物聯網應用場景豐富
衛星物聯網是基于衛星寬帶通信的物聯網，通過發射一定數量的衛星形成規模組網，從而輻射全球，構建具備實時信息處理的大衛星系統，是一種能夠完成向地面和空中終端提供寬帶物聯網接入等通信服務的新型網絡，具有廣覆蓋、寬帶化、低時延、低成本等突出優點。
這種方法使我們的網絡能夠覆蓋整個地球，包括海洋、天空、沙漠、森林和險惡山區等。同時，隨著火箭發射成本下降、衛星制造能力提升等發展，高頻低軌道衛星星座的建設具備條件，從而使得高帶寬、低時延、低成本的衛星網絡鏈接優勢得以進一步強化，催生更多樣更高價值的衛星物聯網應用。
目前，衛星物聯網的主要價值體現在：一是實現對未覆蓋區域設備的跟蹤、控制與管理。施工場地的重型工程設備、遠洋船舶、海上油井以及跨國集團的全球供應鏈管理等場景多數面臨蜂窩網絡難以覆蓋的問題，相關設備的實時監控、管理對于保障設備安全生產、運營優化等具有重要意義，需要依賴衛星網絡實現全球覆蓋。二是作為蜂窩物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)的冗(rong)余(yu)系(xi)統。例如車(che)隊(dui)管理應用(yong)，目前(qian)多(duo)采用(yong)蜂窩網(wang)絡連(lian)(lian)接(jie)，但(dan)車(che)隊(dui)運輸過程中由于網(wang)絡覆蓋、天(tian)氣變化(hua)、網(wang)絡干擾等問題可(ke)(ke)能(neng)會(hui)出現蜂窩網(wang)絡斷連(lian)(lian)的問題。衛(wei)星物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)可(ke)(ke)以作為蜂窩物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)冗(rong)余(yu)，在蜂窩信號丟(diu)失時保證關鍵數(shu)據流的持續傳遞。
遠洋航運
由于傳統地面(mian)基站無(wu)法在(zai)海(hai)(hai)上鋪設，遠(yuan)洋(yang)航(hang)運的(de)(de)(de)網(wang)絡(luo)通信(xin)需要通過衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)連接的(de)(de)(de)方式(shi)滿(man)足。衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)物聯(lian)(lian)網(wang)的(de)(de)(de)部署不受海(hai)(hai)洋(yang)上地理空(kong)間(jian)尺度大(da)、海(hai)(hai)洋(yang)環(huan)境(jing)復(fu)雜(za)、氣候變(bian)化顯著等影響，在(zai)遠(yuan)洋(yang)聯(lian)(lian)網(wang)通信(xin)上具備(bei)較(jiao)大(da)優勢。衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)物聯(lian)(lian)網(wang)主要通過船(chuan)載衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)設備(bei)終端實(shi)現海(hai)(hai)上船(chuan)只與地面(mian)通信(xin)網(wang)絡(luo)的(de)(de)(de)互(hu)聯(lian)(lian)互(hu)通，滿(man)足必要數據交(jiao)換、環(huan)境(jing)監(jian)測、應急(ji)救援、海(hai)(hai)上娛(yu)樂(le)等應用需求。同時，衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)物聯(lian)(lian)網(wang)搭(da)配定位導航(hang)設備(bei)，能夠實(shi)現對無(wu)人水面(mian)艇、潛航(hang)艇、潛水艇等的(de)(de)(de)遠(yuan)程(cheng)控制。未來，在(zai)衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)物聯(lian)(lian)網(wang)的(de)(de)(de)支持下，智(zhi)能船(chuan)舶、智(zhi)慧港(gang)口(kou)、海(hai)(hai)外護航(hang)等的(de)(de)(de)發展有望(wang)進一(yi)步提速。
航空航天
航(hang)(hang)(hang)天(tian)航(hang)(hang)(hang)空的(de)(de)網(wang)絡(luo)通信長期以來是地面基(ji)站難以解決(jue)(jue)的(de)(de)需求(qiu)。目前，部分航(hang)(hang)(hang)空航(hang)(hang)(hang)天(tian)網(wang)絡(luo)采取地對(dui)空基(ji)站覆蓋(gai)直接(jie)傳送(Air To Ground，ATG)的(de)(de)解決(jue)(jue)方案，而ATG形式(shi)的(de)(de)空中聯(lian)網(wang)對(dui)基(ji)站建設(she)存在較高(gao)依賴性(xing)，需沿飛行航(hang)(hang)(hang)線或特(te)定空域建設(she)地面基(ji)站，從而達到高(gao)空通信網(wang)絡(luo)覆蓋(gai)的(de)(de)效果，但在飛經無(wu)基(ji)站覆蓋(gai)的(de)(de)海上或偏僻地區時，聯(lian)網(wang)需求(qiu)將(jiang)無(wu)法實現。衛星物聯(lian)網(wang)能夠滿足航(hang)(hang)(hang)空航(hang)(hang)(hang)天(tian)對(dui)于全(quan)地域穩定網(wang)絡(luo)服務的(de)(de)要求(qiu)。
根據民航(hang)(hang)局數(shu)據，截至2021年底(di)，共842架(jia)飛機(ji)具備(bei)客(ke)艙無線(xian)網絡服務能力(li)，僅(jin)占整(zheng)體機(ji)架(jia)數(shu)的(de)21%。隨著衛星物聯(lian)網技術的(de)成(cheng)熟度不(bu)斷提高，以(yi)及商業推廣(guang)進程加速，航(hang)(hang)空(kong)航(hang)(hang)天領(ling)域的(de)衛星物聯(lian)網市場規模有望持續增(zeng)長(chang)。
資產管理
衛星物聯(lian)網的(de)(de)(de)快速發(fa)展可以有(you)效應用于我國(guo)礦產開發(fa)、發(fa)電、油(you)田生產等重要領域。相關(guan)業(ye)務場景及企(qi)業(ye)資產的(de)(de)(de)分布較廣，一般均在偏遠地區(例如戈(ge)壁地區的(de)(de)(de)油(you)田、深山中(zhong)的(de)(de)(de)水(shui)電站(zhan)等)。采用人力前往(wang)巡(xun)查，會(hui)產生較大的(de)(de)(de)成本，而傳統蜂窩基站(zhan)又覆(fu)蓋不到，此時(shi)可以讓數據采集終(zhong)端通過衛星通信及時(shi)上報企(qi)業(ye)資產的(de)(de)(de)數據和(he)狀(zhuang)態。
例如，在(zai)(zai)露天礦產(chan)資源開發(fa)中，衛星互聯網可以幫(bang)助開發(fa)者及時獲取高空遙感成像、關鍵位置位移監控數據和礦山工程(cheng)機械施工情(qing)況(kuang)等(deng)信息，從而制定高效(xiao)的(de)(de)開發(fa)方案(an)，提(ti)升開發(fa)效(xiao)率(lv)及安全性;我國(guo)在(zai)(zai)海(hai)外(wai)布局的(de)(de)油田、煉油廠等(deng)基礎設施也能夠通(tong)過(guo)衛星物聯網的(de)(de)方式實現(xian)狀態監測和遠(yuan)程(cheng)管理，提(ti)升海(hai)外(wai)資產(chan)管理的(de)(de)效(xiao)率(lv)。
農林業應用
眾多農林(lin)牧(mu)漁場(chang)景都是規模化運作，面臨著面積大、距離遠等(deng)(deng)問題(ti)。農業場(chang)景對環境的(de)(de)要(yao)求較(jiao)高，需(xu)要(yao)實時對溫濕(shi)度、土壤成(cheng)(cheng)分等(deng)(deng)進行嚴格監測，但人(ren)力所能采集到(dao)的(de)(de)數據不僅在準(zhun)確性上有待驗證(zheng)，同時還存在效(xiao)率(lv)低(di)、成(cheng)(cheng)本高等(deng)(deng)問題(ti)。同時，在畜牧(mu)業中，針(zhen)對大量牲(sheng)(sheng)畜進行放牧(mu)的(de)(de)場(chang)景，可以借(jie)助衛星物聯(lian)網防止牲(sheng)(sheng)畜走失(shi)。此外，野生(sheng)動物保護(hu)、重(zhong)要(yao)植被保護(hu)等(deng)(deng)，也可以應用衛星物聯(lian)網大大提升(sheng)保護(hu)效(xiao)率(lv)、降低(di)成(cheng)(cheng)本。衛星物聯(lian)網已成(cheng)(cheng)為解決相關(guan)問題(ti)的(de)(de)新思路。
災害預測
地質災(zai)害(hai)發(fa)生前，會(hui)有(you)若(ruo)干抖動(dong)(dong)、山(shan)體(ti)位(wei)移等征兆，靠人(ren)力(li)很(hen)難察覺(jue)，但通(tong)(tong)過安裝檢測設(she)備(bei)，自動(dong)(dong)上(shang)(shang)報監(jian)(jian)測到的抖動(dong)(dong)信息(xi)、位(wei)移信息(xi)，就可以提前進行災(zai)害(hai)預警，減少損(sun)失。同時，監(jian)(jian)測點(dian)一般(ban)都比較偏(pian)遠，且都是室外露(lu)天場所(suo)，非常適合采用衛(wei)(wei)星物聯網技術。此外，城區(qu)很(hen)多危險品爆燃(ran)事(shi)故(gu)，也可以通(tong)(tong)過衛(wei)(wei)星物聯網進行監(jian)(jian)測。可以在(zai)監(jian)(jian)測點(dian)設(she)置有(you)害(hai)氣體(ti)傳感器(qi)，及時連接(jie)上(shang)(shang)報異(yi)常。
低功耗衛星物聯網逐漸起勢
過去幾年中，多家新創衛星公司宣布推出基于衛星的新型物聯網通信系統，有望大大降低傳統衛星系統的成本和能耗。這些衛星通信系統要么利用新的物聯網空口協議，要么利用現有的LPWAN技術，如LoRa或NB-IoT，為全球各地的物聯網設備和在軌衛星提供通信連接，可被視為低功耗廣域網市場的一部分。近年來，多項低功耗衛(wei)星物聯網(wang)(wang)產品(pin)/服務(wu)面市，滿足客戶低成本實現無處不在網(wang)(wang)絡(luo)服務(wu)的(de)需求。
Semtech于2022年4月宣布推出全新的LoRa EdgeTM LR1120芯片組，具備支持衛星S頻段以及2.4GHz等多頻段能力，使物聯網應用可以直接借助衛星通信(xin)(xin)，在(zai)全球范圍內幫(bang)助供應(ying)鏈(lian)管理和物流行業實(shi)現互(hu)聯(lian)互(hu)通部署和低功(gong)耗地理定位(wei)。例如，眾多客戶對在(zai)海洋、沙漠等場景有(you)定位(wei)需求，可以結合該產品，借助衛星通信(xin)(xin)實(shi)現。在(zai)Semtech公布的(de)合作案(an)例中，位(wei)于上海的(de)座頭鯨信(xin)(xin)息技(ji)術有(you)限公司，將LoRa等最新物聯(lian)網技(ji)術，與其在(zai)物聯(lian)網智能硬件、定位(wei)導航(hang)和數據分析(xi)等領域的(de)先進技(ji)術與經驗相結合，為冷(leng)鏈(lian)產業全流程(cheng)監控提供了端(duan)到(dao)端(duan)解決方案(an)。
美國Skylo Technologies為全(quan)球(qiu)物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)用戶提(ti)供基于衛星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)全(quan)球(qiu)化NB-IoT網(wang)(wang)絡泛在連接服(fu)務(wu)(wu)(wu)，主(zhu)要應(ying)(ying)用于農業、交通(tong)、航海、應(ying)(ying)急(ji)等領域。Skylo公司基于衛星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)NB-IoT網(wang)(wang)絡服(fu)務(wu)(wu)(wu)是(shi)采用地球(qiu)同步通(tong)信(xin)衛星(xing)連接Skylo部署在地球(qiu)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)網(wang)(wang)關實現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。網(wang)(wang)絡運行(xing)頻段(duan)(duan)除了專(zhuan)門的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同步衛星(xing)通(tong)信(xin)業務(wu)(wu)(wu)頻段(duan)(duan)外，也運行(xing)在 3GPP 所(suo)定義的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻段(duan)(duan)上。作為一個雙向通(tong)信(xin)網(wang)(wang)絡，除了網(wang)(wang)關將數據回傳(chuan)給衛星(xing)外，由(you)于專(zhuan)有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天線技術，衛星(xing)無需(xu)額外設(she)備也可將數據反饋至網(wang)(wang)關。2023年2月，公司與聯(lian)(lian)發科合(he)作，結合(he)聯(lian)(lian)發科的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3GPP NTN標(biao)準調制解(jie)調器(qi)和自身(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)NTN服(fu)務(wu)(wu)(wu)，助力智能(neng)手機和物(wu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)制造商開發具有內置衛星(xing)連接的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)設(she)備、傳(chuan)感器(qi)和可穿(chuan)戴設(she)備。目(mu)前，Skylo的(de)(de)(de)(de)(de)(de)NTN服(fu)務(wu)(wu)(wu)已使用聯(lian)(lian)發科的(de)(de)(de)(de)(de)(de)3GPP NTN芯片組(zu)進行(xing)了廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓力測試。
盧森堡衛星物聯網運營商OQ Technology打造衛(wei)星星座業務(wu)，能夠支持(chi)在偏遠和(he)(he)農(nong)村地區的IoT和(he)(he)M2M應(ying)用(yong)(yong)的實時(shi)數據(ju)處理。相(xiang)關應(ying)用(yong)(yong)包括(kuo)SCADA系統、資(zi)產跟(gen)蹤(zong)、無人機控制(zhi)和(he)(he)井口(kou)監測等(deng)。OQ Technology的雙模式衛(wei)星蜂窩物聯網調制(zhi)解調器(qi)和(he)(he)跟(gen)蹤(zong)器(qi)，可(ke)以從1000多個傳感器(qi)收集數據(ju)，內(nei)置GPS，并支持(chi)5G NB-IoT、GSM、LTE-M和(he)(he)雙向衛(wei)星鏈路。銷(xiao)售數據(ju)預付(fu)套餐(can)是該(gai)公司(si)的一大主營業務(wu)，相(xiang)關套餐(can)流量從千(qian)字(zi)節到兆字(zi)節不等(deng)。
衛星物聯網(wang)(wang)通過與地(di)(di)面LPWAN更好地(di)(di)融(rong)合(he)，將以其(qi)無處(chu)不(bu)在的(de)覆蓋補充(chong)地(di)(di)面網(wang)(wang)絡的(de)不(bu)足和斷點(dian)。隨著5G相關標準的(de)演進以及6G標準研(yan)究的(de)開展，空天地(di)(di)一(yi)(yi)體化(hua)網(wang)(wang)絡融(rong)合(he)成為演進和重點(dian)研(yan)究的(de)方向之一(yi)(yi)。
《中國聯通空天地一體化通信網絡白皮書》指出，“空天地一體化通信網絡是未來6G網絡的重要發展趨勢，目前正處于發展初期“。推動衛(wei)星(xing)物(wu)聯(lian)網成熟(shu)落(luo)地、加(jia)快衛(wei)星(xing)物(wu)聯(lian)網與5G網絡(luo)融合(he)發展，將(jiang)成為建設空天(tian)地一體化信(xin)息網絡(luo)的(de)關鍵抓手。未來(lai)，衛(wei)星(xing)物(wu)聯(lian)網與地面LPWAN的(de)互補合(he)作、融合(he)發展，有望成為物(wu)聯(lian)網服務的(de)主力之一，將(jiang)為更多客戶在(zai)更廣地域范圍內提供優質低(di)價連接服務。
我國衛星物聯網有望創造萬億級產業價值
衛星物聯網產業發展前景廣闊，綜合Omdia、ABI Research、麥肯錫等機構數據，全球衛星物聯網連接數有望從2019年的265萬增至2024年的2400萬，年復合增長率高達55%;預計到2025年，衛星物聯網產值可達5600億美元至8500億美元。
2020年，我國正式明確新基建的概念范圍，其中信息基礎設施部分主要包括“以5G、物聯網、工業互聯網、衛星互聯網為代表的通信網絡基礎設施建設”。首次納入“新基建”范疇(chou)的衛星互聯網建設已上升為(wei)國家戰略性工程，成為(wei)我國空天地一體化信息系統建設的重(zhong)要(yao)組成部分。
2021年以來(lai)，全(quan)國(guo)人(ren)大(da)、國(guo)務院、國(guo)資委、工信部(bu)、科(ke)技部(bu)等進(jin)一(yi)步密集發布(bu)利好政(zheng)策，推動衛星(xing)物聯網產(chan)業發展。同(tong)時，各省市層面，也有多項扶持商(shang)(shang)業航(hang)天行(xing)業發展的規(gui)劃(hua)陸(lu)續發布(bu)。這些(xie)政(zheng)策正推動衛星(xing)物聯網規(gui)模化應用及商(shang)(shang)業化服務，行(xing)業有望實現(xian)跨越式發展。
根據NSR預測，未來10年(nian)，我國或(huo)成為全(quan)球衛(wei)星物聯網唯一有望實現(xian)產值年(nian)復合增(zeng)長率超10%的市場，將帶動(dong)相關產業(ye)全(quan)面(mian)實現(xian)信息(xi)化(hua)(hua)、智(zhi)能化(hua)(hua)，并推動(dong)服務創(chuang)新、業(ye)態創(chuang)新、金融創(chuang)新和相關大(da)數據產業(ye)發(fa)展，創(chuang)造萬(wan)億元(yuan)級的產業(ye)價值。
低軌衛星通信蓄勢待發
按照(zhao)軌道(dao)高度，衛星(xing)主要分(fen)為低(di)軌、中(zhong)軌、高軌三類。其中(zhong)低(di)軌衛星(xing)主要指運行在低(di)地球軌道(dao)(距離地面500-2000km，LEO)的(de)衛星(xing)。對比高軌(地球靜止軌道(dao)，GEO)衛星(xing)。
在通信應用中，低軌具有距離近、傳輸時延小、鏈路損耗低、發射靈活、應用場景豐富、整體制造成本低等優勢。低軌衛星單個衛星的覆蓋范圍一般在幾百公里到上千公里直徑的面積，非常適合衛星物聯網業務的發展。目前，低軌衛星通信網(wang)(wang)絡在全球物聯(lian)網(wang)(wang)通信和互聯(lian)網(wang)(wang)接入、5G、太空軍(jun)事能力(li)應用等方面極具潛力(li)，是商業航(hang)天技術和主要大國太空戰略(lve)博(bo)弈的必爭之地，已成為下一代空間信息(xi)基礎設(she)施建設(she)的發展(zhan)重點：
截(jie)至(zhi)2023年5月(yue)初，SpaceX已發(fa)射(she)4161顆星(xing)鏈衛星(xing)，該公司的目標是發(fa)射(she)4.2萬(wan)顆衛星(xing)，建立(li)覆蓋全球的天基通訊系統
英(ying)國通(tong)信公司(si)Oneweb推(tui)出(chu)星座計劃，初始星座將(jiang)由648顆Ku波(bo)段衛星組成，第二、三階段(2027年前)將(jiang)發射2000顆V波(bo)段衛星
亞馬遜計劃(hua)構(gou)建Kuiper星座，將發射3236顆Ka波段(duan)衛星
Facebook計劃構建Facebook Athena Project星座，將發射77顆低(di)軌衛(wei)星
OQ Technology于2022年計劃將其星座從三顆衛星增加到十顆，以接收更多(duo)的(de)日常傳(chuan)輸。2023年OQ Technology將發射更多(duo)的(de)衛星，目標是(shi)接近實時(shi)覆蓋
美國(guo)Omnispace希望(wang)成為第一家提供(gong)全球5G非地面網絡(luo)的(de)公司(si)，該網絡(luo)可從其LEO衛(wei)(wei)星(xing)直接連接到移動設備。2022年，Omnispace通過其Omnispace Spark計(ji)劃完(wan)成了兩顆衛(wei)(wei)星(xing)的(de)發射
俄羅斯開展“球(qiu)體”Sphere計劃以對標美國Oneweb和Starlink，積(ji)極布局和發展自己的商業低軌(gui)星座
韓國三(san)星公司提出(chu)打造除Starlink外數量(liang)最(zui)多的低軌衛星星座計劃(hua)
低軌(gui)(gui)衛星(xing)通(tong)信(xin)網絡建(jian)設具有緊迫性。國(guo)際衛星(xing)界遵循的(de)(de)是“衛星(xing)軌(gui)(gui)道(dao)和(he)頻(pin)譜先占(zhan)先得”原則，后上去的(de)(de)衛星(xing)必須避讓(rang)已(yi)在軌(gui)(gui)的(de)(de)。目前，低軌(gui)(gui)道(dao)衛星(xing)空間軌(gui)(gui)道(dao)和(he)頻(pin)譜資源(yuan)日益(yi)緊張(zhang)，賽迪顧問等機(ji)構(gou)數(shu)據顯示，地球近地軌(gui)(gui)道(dao)最多可容納大約(yue)6萬(wan)顆(ke)衛星(xing)。目前，國(guo)外已(yi)經(jing)公布的(de)(de)低軌(gui)(gui)通(tong)信(xin)衛星(xing)方案中(zhong)，衛星(xing)總數(shu)量已(yi)將近2.5萬(wan)顆(ke)。
為(wei)保障經濟(ji)社(she)會和信(xin)(xin)息通(tong)信(xin)(xin)產(chan)業安全(quan)發展，我國必須加(jia)快低(di)軌(gui)(gui)衛(wei)星通(tong)信(xin)(xin)網絡建設(she)步伐，確保在(zai)軌(gui)(gui)道與頻譜戰略資(zi)源的爭奪中處于有利地(di)位。
