早在(zai)20世(shi)紀80年(nian)代，通過(guo)衛星(xing)(xing)轉(zhuan)播電視信(xin)(xin)號(hao)和轉(zhuan)發通信(xin)(xin)報文就已經成(cheng)為(wei)了(le)主流趨勢(shi)。彼時，摩托羅拉公司提(ti)出了(le)一個偉大的(de)(de)構想——通過(guo)66顆衛星(xing)(xing)組成(cheng)的(de)(de)近(jin)地星(xing)(xing)群，建設一個覆(fu)蓋全球的(de)(de)衛星(xing)(xing)電話網絡(luo)，讓用戶可以在(zai)世(shi)界(jie)上(shang)任何一個角落打電話，也就是著(zhu)名的(de)(de)銥星(xing)(xing)計劃。
故事的(de)結局大家都(dou)知(zhi)道，受限(xian)于商業模式(shi)和技術(shu)成熟度，這(zhe)個想法并未落地(di)。但是，這(zhe)一次嘗試卻為(wei)通(tong)信系(xi)統打開了一扇“天(tian)窗(chuang)”，為(wei)后續衛星通(tong)信發展奠定(ding)了基礎。
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(qi)是在埃隆·馬(ma)斯克2015年提出星(xing)鏈項目后，衛星(xing)通信被進一(yi)步(bu)推向大眾(zhong)視野。
此后，衛星技(ji)術(shu)穩步發展，而自(zi)2022年3GPP R17標準凍結以來，NTN(Non-Terrestrial Network，非(fei)地面網絡)技(ji)術(shu)則(ze)直接成為(wei)了業內熱點，“手(shou)機(ji)直連(lian)衛星”率(lv)先變為(wei)現(xian)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(ling)(ling)域的應用也得到(dao)了(le)越(yue)來(lai)越(yue)多的關注，其將在多領(ling)(ling)域發揮巨大的戰略價(jia)值(zhi)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(wang)(wang)規模增(zeng)長(chang)，用(yong)戶對無(wu)處不在的連接需求也在增(zeng)長(chang)。傳(chuan)統的移動通信技術主要(yao)依靠地面固定的蜂窩基站實現網(wang)(wang)絡(luo)覆蓋范圍的擴(kuo)大(da)，這也導致廣闊的森林、海洋、深山、草原等地區都是蜂窩網(wang)(wang)絡(luo)無(wu)法觸達的遠(yuan)方。
據統計，全球(qiu)現有的移動通信網絡(luo)只覆蓋(gai)了(le)陸地(di)表面的20%、地(di)球(qiu)總面積的6%。因此，衛星(xing)物聯(lian)網的出(chu)現則是為此前(qian)地(di)面網絡(luo)無法覆蓋(gai)的場(chang)景建立(li)了(le)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(shu)據顯示，低(di)軌衛(wei)星單個衛(wei)星的覆蓋范(fan)圍一般在(zai)幾百公(gong)(gong)里(li)到上(shang)千公(gong)(gong)里(li)直(zhi)徑的面積，其信號傳(chuan)輸距離近、傳(chuan)輸延時小、鏈路損(sun)耗(hao)低(di)、整體制造成本也更低(di)，所以更加適合承載衛(wei)星物聯網(wang)的豐富應用。
除了應用側的實(shi)際需求驅動外，新技術的崛起自然(ran)也(ye)離不(bu)開政策、標準(zhun)的牽(qian)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(ti)供支持基于5G NR的(de)(de)NTN標(biao)準規(gui)范外，R17還提(ti)供了(le)支持NB-IoT和eMTC等(deng)物(wu)聯網技術(shu)與NTN融(rong)合的(de)(de)標(biao)準規(gui)范。支持物(wu)聯網的(de)(de)NTN主要針對海(hai)運、野(ye)外、能源采(cai)集(ji)、農業、環境監測等(deng)無法部(bu)(bu)署(shu)基站的(de)(de)場(chang)(chang)景，或者基站部(bu)(bu)署(shu)和維護難度、成本很大(da)的(de)(de)場(chang)(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，也會明顯加速衛星物聯網(wang)的應(ying)用。
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(neng)夠在荒漠、海洋、森(sen)林等蜂窩網絡(luo)未能(neng)觸達的(de)區域內(nei)實(shi)現(xian)跟蹤、控(kong)制與管(guan)理。例如(ru)，施工(gong)場(chang)地的(de)重型工(gong)程設備、遠洋船(chuan)舶、海上油井以及跨國集團(tuan)的(de)全球供應(ying)鏈管(guan)理等場(chang)景，相(xiang)關設備需要(yao)實(shi)時(shi)監測(ce)、管(guan)理，而這些功(gong)能(neng)的(de)實(shi)現(xian)都需要(yao)依賴衛星網絡(luo)。
另一方面，衛(wei)星物聯網(wang)也能夠作為(wei)蜂(feng)窩(wo)物聯網(wang)的(de)冗余系統，在(zai)蜂(feng)窩(wo)網(wang)絡(luo)不穩定(ding)或難以(yi)全(quan)面覆蓋時(shi)及時(shi)補位。例(li)如車(che)隊管(guan)理應用(yong)，目前多采用(yong)蜂(feng)窩(wo)網(wang)絡(luo)連接(jie)，但車(che)隊運輸過程中由于網(wang)絡(luo)覆蓋、天氣變化、網(wang)絡(luo)干擾等問題可能會出現蜂(feng)窩(wo)網(wang)絡(luo)斷連的(de)問題，衛(wei)星物聯網(wang)便能夠在(zai)蜂(feng)窩(wo)信號丟失(shi)時(shi)保證關鍵數據流的(de)持續傳遞。
總結來看，衛星(xing)物聯網(wang)可(ke)以應(ying)用于遠(yuan)洋航運的(de)網(wang)絡通信、礦產(chan)開(kai)發、發電、油田(tian)生(sheng)產(chan)的(de)資(zi)產(chan)管理(li)、農林業(ye)環(huan)境(jing)監測、畜牧業(ye)走(zou)失(shi)監測、地質災(zai)害預警等豐富(fu)場(chang)景中(zhong)。
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(you)中國電信衛星公司牽頭，移(yi)遠通信聯合紫光展銳、鵬鵠(hu)物宇等(deng)行業上下游合作伙伴，以(yi)領(ling)先行業的速度開展了一系列的5G NTN(non-terrestrial network，非地面網絡)技術重(zhong)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，為物聯網終(zhong)端直連衛星提供了高穩定性的通道。
其中，移遠通信最新發布的5G衛星通信模組CC950U-LS基于(yu)紫光展銳首顆衛星(xing)通信SoC芯(xin)(xin)片V8821，該芯(xin)(xin)片采(cai)用(yong)先進(jin)的22nm工藝，集(ji)成基帶(dai)、收發器、電源(yuan)管理集(ji)成電路(PMIC)、FLASH/SRAM等，使CC950U-LS在功(gong)耗(hao)、尺寸等方面的性能(neng)更具優勢。
此外，CC950U-LS符合R17 IoT NTN標準，支持Inmarsat 和(he)天通(tong)(tong)雙衛(wei)星(xing)通(tong)(tong)信，支持3GPP 定義的(de)衛(wei)星(xing) n255/n256 頻段。同(tong)時，該模組(zu)還可為(wei)各類設(she)備提供雙向(xiang)數據傳輸，因此特別(bie)適用(yong)于(yu)需要雙向(xiang)通(tong)(tong)信的(de)使用(yong)場景，如野(ye)外探險、海上作業等(deng)(deng)。此外，CC950U-LS還可以(yi)為(wei)緊急救(jiu)援(yuan)、車載、水利(li)等(deng)(deng)物聯網(wang)垂直應用(yong)行業提供更高(gao)效的(de)無線(xian)解決方(fang)案(an)。
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，考慮到終(zhong)端應(ying)用場景(jing)的(de)復雜性，CC950U-LS采用更易于焊接的(de)LCC封裝，尺(chi)寸為(wei)經(jing)典的(de)23.6 mm × 19.9 mm × 2.2 mm設計(ji)，大大減少(shao)了客戶(hu)在切換(huan)產品時(shi)的(de)開發(fa)工作量(liang)。
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(jie)紹，基于CC950-LS模組研發的智能(neng)浮(fu)標(biao)支持水體(ti)PH數值(zhi)檢測(ce)、含氧(yang)量(liang)檢測(ce)、水溫和電導(dao)率檢測(ce)，在沒有地面網覆蓋的區域已實現水質水文信息通過(guo)衛星(xing)物聯網進行回(hui)傳(chuan)。
截至(zhi)今天，移遠(yuan)通信(xin)面向衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)通信(xin)領(ling)域已經提供(gong)了(le)滿足私有協議與3GPP標準的(de)多(duo)款衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)通信(xin)模(mo)組，同時(shi)還(huan)可(ke)以為(wei)客戶提供(gong)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)連接管理平(ping)臺(tai)以及終端的(de)天線設計服務，為(wei)客戶進入衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)物聯(lian)網領(ling)域降(jiang)低(di)開發(fa)門檻。
寫在最后
實際(ji)上，除了R17版(ban)(ban)本外，3GPP針對(dui)NTN已(yi)有了長期(qi)演進(jin)的(de)(de)計(ji)劃(hua)，集中(zhong)體(ti)(ti)現在(zai)(zai)5G R18版(ban)(ban)本標準和(he)6G愿(yuan)景(jing)中(zhong)。在(zai)(zai)已(yi)啟(qi)動的(de)(de)5G R18標準中(zhong)，針對(dui)NTN領(ling)域進(jin)行了覆蓋增強(qiang)、10GHz以(yi)上頻譜的(de)(de)支持、移動性和(he)業務連續性的(de)(de)進(jin)一(yi)步(bu)增強(qiang)、終端性能優化、終端位置報告的(de)(de)網絡(luo)驗證等方(fang)面的(de)(de)演進(jin)，提升了NTN的(de)(de)性能。而6G面向的(de)(de)則是空(kong)天地(di)一(yi)體(ti)(ti)化通(tong)信的(de)(de)愿(yuan)景(jing)，對(dui)NTN提出了更高的(de)(de)需求，需要實現與地(di)面網絡(luo)更深層(ceng)次的(de)(de)一(yi)體(ti)(ti)化融合(he)。
毫無疑(yi)問，推動衛星物(wu)(wu)聯(lian)網(wang)成熟落地、加快衛星物(wu)(wu)聯(lian)網(wang)與5G網(wang)絡融合(he)發(fa)展(zhan)，將成為建(jian)設空天地一體化信息網(wang)絡的(de)關鍵抓手。未來，衛星物(wu)(wu)聯(lian)網(wang)與地面網(wang)絡的(de)互補(bu)合(he)作、融合(he)發(fa)展(zhan)，也有(you)望成為物(wu)(wu)聯(lian)網(wang)服務的(de)中堅(jian)力(li)量!
