文章轉載來源《物聯(lián)網(wǎng)智庫》
經(jīng)過數(shù)代的迭代更新，地面上的蜂窩通信已經(jīng)可以滿足用戶的絕大部分需求，但在其信號覆蓋不到的海洋、高空等環(huán)境下，還需要衛(wèi)星通信來進行輔助和補充。
不久前，幾家主流手機廠商在發(fā)布會上推出的旗艦新品都配備了近期大火的衛(wèi)星通信，可以讓用戶在基站信號覆蓋之外的區(qū)域也能發(fā)送文本，這對面臨緊急情況的用戶來說是一項具有重要意義的功能。
近年來，在全球范圍內(nèi)，衛(wèi)星通信已然成為運營商和科技公司的必爭之地，如SpaceX公司旗下的星鏈已向空中發(fā)射了三千顆以上的低軌道衛(wèi)星，最終目標是建成覆蓋全球的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡。
其實早在上世紀70年代末，衛(wèi)星就已經(jīng)被用于資產(chǎn)跟蹤和遠程遙測等領域，但出于對成本和能效等方面的考量，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)一直以來都未受到太多重視。如今，在地面物聯(lián)網(wǎng)跨入“物超人”時代之際，基于衛(wèi)星的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)也在蓬勃發(fā)展當中，成為一些行業(yè)和企業(yè)的全新選擇。
真正實現(xiàn)“無處不在”的萬物互聯(lián)
根據(jù)瑞典的專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)分析公司Berg Insight的最新報告，截止到2021年底，全球衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)用戶已經(jīng)超過390萬，而且將以40.3%的復合年增長率（CAGR）持續(xù)增長，到2026年時，這一數(shù)字將達到2120萬。同時，IoT Analytics也曾預測，到2026年時，全球衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)連接的市場將增長到10億美元規(guī)模，增速也將從幾年前7%的CAGR加速到未來幾年14%的CAGR。
放眼城市區(qū)域，隨著基站數(shù)量和密度的進一步增加，目前幾乎沒有完全失去信號的情況出現(xiàn)，但從更大的范圍來看，如今也只有約10%-20%的地球表面覆蓋了網(wǎng)絡通信，占據(jù)陸地面積的50%。目前的網(wǎng)絡覆蓋對于使用互聯(lián)網(wǎng)的消費者來說已經(jīng)足夠，但那些身處荒漠、森林、海洋等區(qū)域的設備卻仍渴求著網(wǎng)絡的接入。而農(nóng)業(yè)、海運、石油勘探以及某些公用事業(yè)等應用也大多分布在這些區(qū)域，這就給衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)留下了巨大的機會，是對偏遠地區(qū)的地面蜂窩和非蜂窩網(wǎng)絡提供的有力補充。
不過，雖然衛(wèi)星通信確實是地面通信的理想補充，但其最初并非是為物聯(lián)網(wǎng)應用而設計，因此相比其他解決方案來說更昂貴也更復雜。但隨著技術的進步，發(fā)射衛(wèi)星的成本已經(jīng)大幅降低，而且還有進一步降低的趨勢，衛(wèi)星通信也更加穩(wěn)定、方便。因此，現(xiàn)有的衛(wèi)星運營商和各類初創(chuàng)公司都在押注衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)這片“藍?！笔袌?。
不僅如此，Berg Insight 的報告中也提到，作為全球四大衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)運營商，Iridium、Orbcomm、Inmarsat和Globalstar 近年來在該領域都有著不錯的增長。目前，Iridium的衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)已經(jīng)達到130萬，Orbcomm更是轉變?yōu)橐患倚l(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)端到端解決方案提供商，去年底的用戶規(guī)模已經(jīng)達到110萬。
在技術方面，除了利用專業(yè)的衛(wèi)星連接技術來與地面的物聯(lián)網(wǎng)設備連接，很多公司也在嘗試使用地面的物聯(lián)網(wǎng)無線連接技術，如Lacuna Space采用了LoRaWAN、Huble Network使用的藍牙以及Eutelsat使用的Sigfox等。
衛(wèi)星通信和5G融合有望成為新趨勢
當前，5G網(wǎng)絡已經(jīng)進入成熟的商用階段，已經(jīng)覆蓋且滿足了用戶的絕大部分需求，而衛(wèi)星通信還處于發(fā)展初期，如果繼續(xù)走此前專用、封閉的發(fā)展路線，其想要實現(xiàn)規(guī)模應用和商業(yè)化則還有很長的路要走。不過，二者的融合發(fā)展卻有望成為行業(yè)發(fā)展的新熱點。
對于以5G等為代表的地面蜂窩通信來說，雖然其在基站信號覆蓋的范圍之內(nèi)可以為用戶提供極佳的使用體驗，甚至通過5G-NR結合特殊的射頻技術還能實現(xiàn)對近海和低空的局部覆蓋，但對遠海和高空等卻無能為力，而這些都是衛(wèi)星通信可以發(fā)揮作用的領域。不僅如此，衛(wèi)星通信系統(tǒng)也一直在由窄帶話音向高通量的寬帶數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展，從僅提供狹義的通信服務向更廣范圍的互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)演進，也在從低頻的專有應用向高頻的大眾服務轉變。
早在2018年時，歐空局和日本國家信息與通信技術研究就簽署了計劃，合作研發(fā)衛(wèi)星通信與5G通信無縫切換的洲際通信能力；2022年初更是成功在國際間長距離5G網(wǎng)絡中實現(xiàn)了5G控制信號、高清4K視頻和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸并完成網(wǎng)絡傳輸質(zhì)量測試；在今年6月的日歐聯(lián)合實驗中，還成功將衛(wèi)星線路集成到國際間長距離5G網(wǎng)絡中，實現(xiàn)太空與地面無縫連接，證明了在洲際范圍內(nèi)部署高度分布式可信網(wǎng)絡連接的可行性。
目前，衛(wèi)星通信與5G的融合業(yè)務尚未進行大面積推廣，想要實現(xiàn)真正的“星地融合”，未來還要與6G通信相結合，甚至在低軌衛(wèi)星之外，還將進一步支持同步衛(wèi)星、高軌衛(wèi)星、平流層浮空器以及無人機等。由地面通信和衛(wèi)星通信融合帶來的全新機遇，雖然在技術研發(fā)上面臨著無比艱巨的挑戰(zhàn)，但也將推動衛(wèi)星通信行業(yè)邁進前所未有的大市場。
衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)也能低功耗
今天，在全球各處人跡罕至的地方，都可能會存在企業(yè)的各種業(yè)務，部署在這些地方的設備等資產(chǎn)也都有被追蹤和連接的需求。由于蜂窩網(wǎng)絡通常無法提供無處不在的連接，使用低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）這種非蜂窩連接，雖然可以在某種程度上滿足遠距離、低數(shù)據(jù)量和低功耗的物聯(lián)網(wǎng)連接需求，但由于缺乏統(tǒng)一的標準和全球連接，也依然面臨挑戰(zhàn)，這也是衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)相比前兩者具有的獨到優(yōu)勢。
通過使用衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)來補充蜂窩和非蜂窩網(wǎng)絡連接，企業(yè)幾乎可以實時獲取到需要的數(shù)據(jù)并進行分析，進而反饋相應的指令，實現(xiàn)遠比傳統(tǒng)方式更加高效的運營。同時，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的連接也非?？煽?，能保證在全球范圍內(nèi)提供一致的服務。
不過，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的目標并非完全替代現(xiàn)有的地面通信方式，而是通過與它們進行融合，從而補充地面網(wǎng)絡的不足，提供更加優(yōu)質(zhì)的服務。在過去幾年，多家衛(wèi)星初創(chuàng)公司已經(jīng)宣布推出基于衛(wèi)星的新型物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)，有望大大降低傳統(tǒng)衛(wèi)星系統(tǒng)的成本和能耗。這些衛(wèi)星通信系統(tǒng)要么利用新的物聯(lián)網(wǎng)空口協(xié)議，要么利用現(xiàn)有的LPWAN技術，如LoRa或NB-IoT，為全球各地的物聯(lián)網(wǎng)設備和在軌衛(wèi)星之間提供直接通信，也可以被視為是低功耗廣域網(wǎng)市場的一部分。
衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)是模組廠商的一塊“大蛋糕”
目前，在5G相關標準演進以及6G標準研究中，都將空天地一體化網(wǎng)絡融合作為重點研究方向，可見衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)未來必將成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一大趨勢。早在2020年4月，國家發(fā)改委便首次將衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)和5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等一起列入信息基礎設施，明確了建設衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)在新一代信息技術演進上的重大戰(zhàn)略意義。
在標準的制定方面，NTN（non-terrestrial network，非地面網(wǎng)絡）是 3GPP 在 R17 階段制定的基于新空口技術的終端與衛(wèi)星直接通信的技術，同時也是 3GPP R17 版本的重要功能，在 5G-Advanced 中持續(xù)演進，已成為 3GPP Release 18 工作計劃的重要部分。當然，標準的演進也伴隨著各種技術指標的不斷增強，如頻譜效率、移動性、功耗、時延等，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)通信自然也不例外。對于NTN來說，未來勢必也需要使用專用的芯片或模組，這就需要相應的芯片和模組廠商在研發(fā)過程中，更加注重技術積累、科研人員投入、新方法和新設備的使用，同時也為各類廠商帶來了全新的發(fā)展機遇。
眾所周知，當前物聯(lián)網(wǎng)連接需求和模組出貨的主要增量來自于以5G、4G和NB-IoT為代表的LPWAN。以4G Cat 1為例，其在短短一兩年的時間內(nèi)便使國內(nèi)芯片和模組的出貨量從不到千萬提升到了上億級別。按照這種相似的發(fā)展路徑可以推測，雖然短期內(nèi)衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)還暫時無法與已有的地面物聯(lián)網(wǎng)連接正面競爭，但在可見的未來，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的總份額必將在整個物聯(lián)網(wǎng)市場中占據(jù)一席之地。
從產(chǎn)業(yè)規(guī)模來說，麥肯錫曾經(jīng)給出過2025年衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)值達到5600-8500億美元的預測，這對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán)——模組廠商來說，更是一塊不可被忽視的蛋糕，有利于通過研發(fā)技術含量更高的產(chǎn)品進一步提升售價和利潤。不久前，根據(jù)Counterpoint發(fā)布的2022年Q1追蹤報告，中國的三家模組廠商首次支撐起了全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模組出貨量的半壁江山。
作為全球領先的物聯(lián)網(wǎng)無線通信解決方案和無線模組供應商，廣和通一直在緊隨標準，不斷推陳出新，已擁有近22年的物聯(lián)網(wǎng)通信技術和經(jīng)驗積累。事實上，廣和通也早已布局智慧能源、智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、運輸?shù)葓鼍岸嗄辏@些都是未來的衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)能夠大規(guī)模發(fā)揮作用的典型場景。相信在未來衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的競爭中，廣和通依然會保持領先地位，成為讓運營商、物聯(lián)網(wǎng)設備廠商、系統(tǒng)集成商等深度信賴的合作伙伴。
