早在(zai)20世紀80年代，通過(guo)衛(wei)星轉播電(dian)視信號和轉發通信報文就(jiu)已經成為(wei)了(le)主(zhu)流趨勢。彼時，摩托羅拉公司提出了(le)一(yi)個偉大的(de)構(gou)想——通過(guo)66顆衛(wei)星組成的(de)近地(di)星群，建設一(yi)個覆蓋(gai)全球的(de)衛(wei)星電(dian)話(hua)網絡(luo)，讓用戶可(ke)以在(zai)世界上任(ren)何一(yi)個角(jiao)落打電(dian)話(hua)，也就(jiu)是著名的(de)銥星計(ji)劃。
故事的結局大家(jia)都(dou)知(zhi)道，受限于商業模(mo)式(shi)和(he)技術(shu)成(cheng)熟度，這(zhe)個(ge)想法并未落地(di)。但(dan)是(shi)，這(zhe)一次嘗試卻(que)為通(tong)信(xin)系統打開(kai)了一扇“天窗”，為后續衛星(xing)通(tong)信(xin)發(fa)展(zhan)奠定了基(ji)礎。
進入21世紀后，在蜂窩網絡迅速發展和智能手機全面爆發時期，人們開始關注網絡覆蓋率的問題，這也直接促進了衛星通信服務與蜂窩網絡服務的結合。尤其是(shi)在(zai)埃(ai)隆·馬斯(si)克2015年提出星(xing)鏈項(xiang)目(mu)后(hou)，衛(wei)星(xing)通信被進一(yi)步推向大眾視野(ye)。
此后，衛(wei)星技(ji)術穩(wen)步發展，而(er)自2022年(nian)3GPP R17標(biao)準凍結以來，NTN(Non-Terrestrial Network，非地面網絡)技(ji)術則(ze)直(zhi)接成為了業內(nei)熱點，“手機直(zhi)連衛(wei)星”率先(xian)變為現實。
隨后，多家主流手機廠商宣布將新品“捅破天”，伴隨著“手機衛星時代來臨”的熱烈討論，衛星通信在物聯網領域的應用也得到了越(yue)來越(yue)多的關注，其將(jiang)在多領域發揮巨大的戰略價值與經(jing)濟效益。
雙輪驅動，衛星物聯網牽引百億市場
隨著物聯網規模增長(chang)，用戶對無處不在(zai)(zai)的連接需求也(ye)在(zai)(zai)增長(chang)。傳(chuan)統(tong)的移動通信(xin)技術(shu)主要依靠(kao)地面固定的蜂(feng)窩(wo)(wo)基站實現網絡(luo)(luo)覆蓋范圍的擴(kuo)大，這也(ye)導(dao)致廣闊的森林、海洋、深山(shan)、草原等地區都是(shi)蜂(feng)窩(wo)(wo)網絡(luo)(luo)無法觸達的遠方。
據統計，全(quan)球(qiu)現有的移動通信網(wang)絡(luo)只覆蓋了陸(lu)地表面的20%、地球(qiu)總面積的6%。因此，衛星物(wu)聯網(wang)的出現則是為此前地面網(wang)絡(luo)無法覆蓋的場景建立(li)了新的數據傳輸通路。
過去，由于衛星發射成本極高，人們便希望一顆“站得高，看得遠”的衛星就能夠實現更大范圍的覆蓋，所以最初的衛星通信往往選擇高軌道衛星(GEO)。但隨著工業化器件的升級和批量生產，也大幅度降低了衛星的研制成本，加之火箭發射成本的降低，低軌衛星也逐漸成為了衛星物聯網通信的主流趨勢。
有數據顯示，低(di)(di)(di)軌衛(wei)星(xing)(xing)單(dan)個衛(wei)星(xing)(xing)的覆(fu)蓋范圍一(yi)般在幾百公里到(dao)上(shang)千公里直徑(jing)的面積，其(qi)信號傳輸(shu)距離近、傳輸(shu)延時小、鏈(lian)路損耗低(di)(di)(di)、整體制造成(cheng)本也(ye)更(geng)低(di)(di)(di)，所(suo)以(yi)更(geng)加(jia)適合(he)承載衛(wei)星(xing)(xing)物聯網的豐富(fu)應用(yong)。
除(chu)了應用側的(de)實際需求驅動外(wai)，新技(ji)術的(de)崛起自然也離不開(kai)政(zheng)策、標準的(de)牽引。
2022年6月，3GPP R17標準凍結，引入了非地面網絡NTN，將衛星通信網作為地面網絡的必要補充。而除了(le)提供(gong)支持(chi)(chi)基(ji)于(yu)5G NR的(de)(de)NTN標準規(gui)范外，R17還(huan)提供(gong)了(le)支持(chi)(chi)NB-IoT和eMTC等物聯(lian)網(wang)技術(shu)與(yu)NTN融合的(de)(de)標準規(gui)范。支持(chi)(chi)物聯(lian)網(wang)的(de)(de)NTN主要針對海運(yun)、野外、能源(yuan)采集、農(nong)業、環境監測等無法部(bu)署基(ji)站(zhan)的(de)(de)場(chang)景，或者基(ji)站(zhan)部(bu)署和維護難(nan)度、成(cheng)本很(hen)大的(de)(de)場(chang)景。
R17標準的凍結無疑也是開啟了衛星物聯網的高速發展新階段。市場研究機構IoT Analytics在今年5月發布的2022年物聯網市場總結以及未來預測的報告中分析，衛星物聯網連接數預計在2022-2027年間將從600萬增長到2200萬，年復合增長率為25%。雖然2200萬連接數對整體市場影響較小，但一些公司開始將衛星連接集成到芯片中，也會明顯加速衛(wei)星物聯(lian)網的(de)應(ying)用(yong)。
此外，綜合Omdia、ABI Research、麥肯錫等機構數據，預計到2025年，衛星物聯網產值可達5600億美元至8500億美元。而根據信通院預測，到2027年全球衛星通信終端市場規模將達到109億美元。
落地生花，產業鏈上下游積極布局
產業應用永遠是檢驗技術成熟度的最佳試煉場。對于衛星物聯網而言，一方面能夠在(zai)荒(huang)漠、海洋、森林(lin)等(deng)蜂窩(wo)網絡(luo)未能觸達的(de)(de)區域內(nei)實(shi)現跟蹤、控(kong)制與(yu)管(guan)理。例如，施工場地的(de)(de)重型工程(cheng)設備、遠洋船(chuan)舶、海上油井以及(ji)跨國集團的(de)(de)全球供應鏈管(guan)理等(deng)場景，相關設備需(xu)要(yao)實(shi)時監測、管(guan)理，而這些功能的(de)(de)實(shi)現都需(xu)要(yao)依賴衛星(xing)網絡(luo)。
另一方面，衛星物(wu)聯(lian)網也(ye)能夠作為蜂(feng)窩物(wu)聯(lian)網的冗余系(xi)統，在蜂(feng)窩網絡不穩定或(huo)難以全面覆蓋時及時補位。例如車隊管理應(ying)用，目前多采(cai)用蜂(feng)窩網絡連接，但(dan)車隊運(yun)輸過程中(zhong)由于(yu)網絡覆蓋、天氣變化(hua)、網絡干擾等問(wen)題可能會(hui)出現蜂(feng)窩網絡斷連的問(wen)題，衛星物(wu)聯(lian)網便能夠在蜂(feng)窩信號丟失時保(bao)證關(guan)鍵數據流的持續傳遞。
總結(jie)來看(kan)，衛星物聯網可以應用于遠洋(yang)航運的(de)網絡通信、礦產(chan)開(kai)發(fa)、發(fa)電、油田生產(chan)的(de)資產(chan)管理、農林業環境監測、畜牧業走失(shi)監測、地質災害預(yu)警等(deng)豐(feng)富場景中。
模組龍頭領跑，應用端蓄勢待發
誠然，隨著市場蛋糕的膨脹，加之應用端場景需求牽引，越來越多的企業與資本將關注到衛星物聯網背后的巨大發展空間，其也將成為物聯網產業競爭的新高地。而作為全球蜂窩物聯網模組龍頭，移遠通信同樣也是最早一批布局衛星物聯網的企業。
例如，2023年3月，移遠通信宣布推出CC200A-LB衛星通信模組，同時還專門提供“模組+衛星連接服務+天線”的“三合一”衛星產品套裝，幫助用戶快速實現整體設計，加速技術落地;2023年6月，由中國電信衛星公(gong)司牽頭，移遠通信聯合紫光展(zhan)銳(rui)、鵬鵠(hu)物宇(yu)等(deng)行業(ye)上(shang)下游合作伙伴，以(yi)領先(xian)行業(ye)的速(su)度(du)開(kai)展(zhan)了一系列的5G NTN(non-terrestrial network，非地(di)面網(wang)絡)技術重大試驗。
不止如此，作為全球領先的物聯網整體解決方案供應商，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布了新款衛星通信模組CC660D-LS以及符合3GPP NTN R17標準的全新5G衛星通信模組CC950U-LS，為物聯(lian)網終端直連衛星提供了高穩(wen)定(ding)性的通道(dao)。
其中，移遠通信最新發布的5G衛星通信模組CC950U-LS基(ji)于紫光展銳首(shou)顆衛星通(tong)信SoC芯片V8821，該芯片采用(yong)先進的22nm工藝，集成(cheng)基(ji)帶、收發器、電源管(guan)理集成(cheng)電路(PMIC)、FLASH/SRAM等，使(shi)CC950U-LS在功耗、尺寸等方面的性(xing)能(neng)更具優勢。
此外，CC950U-LS符合R17 IoT NTN標準，支(zhi)持(chi)Inmarsat 和天通雙(shuang)衛星通信，支(zhi)持(chi)3GPP 定(ding)義的(de)衛星 n255/n256 頻段。同時，該模組還可(ke)為(wei)各類設備提(ti)(ti)供雙(shuang)向(xiang)(xiang)數據傳輸(shu)，因此特別適用(yong)于需要雙(shuang)向(xiang)(xiang)通信的(de)使(shi)用(yong)場(chang)景，如野外探(tan)險(xian)、海上作業(ye)等(deng)。此外，CC950U-LS還可(ke)以(yi)為(wei)緊急救援、車載、水利等(deng)物聯(lian)網垂直應用(yong)行業(ye)提(ti)(ti)供更高效的(de)無線(xian)解決方案。
更重要的是，衛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(wai)，考慮到終端(duan)應用(yong)(yong)場(chang)景的復(fu)雜性，CC950U-LS采用(yong)(yong)更易于焊接的LCC封裝，尺寸為(wei)經(jing)典的23.6 mm × 19.9 mm × 2.2 mm設計，大大減(jian)少了客戶在切換產品(pin)時的開發工作量。
值得一提的是，針對現有蜂窩通信在信號覆蓋盲區、信息監測數據無法實時回傳等痛點問題，移遠衛星通信模組CC950U-LS，已開展了多個基于天通衛星的物聯網應用場景的外場測試，測試效果良好。
據移遠通信高級產品經理王鵬介紹，基(ji)于CC950-LS模組研發的智能浮標支持(chi)水(shui)體(ti)PH數值檢測、含氧量(liang)檢測、水(shui)溫和電導率檢測，在沒(mei)有地面網(wang)覆蓋(gai)的區域已實現水(shui)質(zhi)水(shui)文信息通過衛星物聯網(wang)進行(xing)回傳。
截至(zhi)今天，移遠通(tong)信面(mian)向衛(wei)星(xing)通(tong)信領(ling)域(yu)已(yi)經(jing)提供(gong)了滿足(zu)私有協議與3GPP標準的多款衛(wei)星(xing)通(tong)信模組，同時還可以為客(ke)戶提供(gong)衛(wei)星(xing)連接管理平臺以及終端(duan)的天線設計服(fu)務，為客(ke)戶進入衛(wei)星(xing)物(wu)聯網領(ling)域(yu)降低開發門檻。
寫在最后
實際上(shang)，除了R17版本(ben)外，3GPP針對(dui)NTN已有了長期演進(jin)(jin)(jin)的(de)計劃，集中(zhong)體(ti)現在(zai)5G R18版本(ben)標(biao)準和6G愿(yuan)景中(zhong)。在(zai)已啟動(dong)的(de)5G R18標(biao)準中(zhong)，針對(dui)NTN領(ling)域進(jin)(jin)(jin)行了覆(fu)蓋增(zeng)強(qiang)、10GHz以(yi)上(shang)頻(pin)譜的(de)支持、移動(dong)性和業務連續性的(de)進(jin)(jin)(jin)一步(bu)增(zeng)強(qiang)、終(zhong)端性能(neng)優(you)化、終(zhong)端位置報告的(de)網絡驗證等方面(mian)的(de)演進(jin)(jin)(jin)，提升了NTN的(de)性能(neng)。而(er)6G面(mian)向的(de)則是空天地(di)(di)一體(ti)化通信的(de)愿(yuan)景，對(dui)NTN提出了更高的(de)需(xu)求，需(xu)要實現與地(di)(di)面(mian)網絡更深層次的(de)一體(ti)化融(rong)合。
毫無疑問，推動(dong)衛(wei)星(xing)物(wu)聯(lian)網(wang)成熟落地、加(jia)快衛(wei)星(xing)物(wu)聯(lian)網(wang)與5G網(wang)絡(luo)(luo)融合(he)發(fa)展(zhan)，將(jiang)成為建設空(kong)天地一體化信息網(wang)絡(luo)(luo)的關鍵抓手。未來，衛(wei)星(xing)物(wu)聯(lian)網(wang)與地面網(wang)絡(luo)(luo)的互補合(he)作、融合(he)發(fa)展(zhan)，也有望成為物(wu)聯(lian)網(wang)服(fu)務的中堅(jian)力量!
