文章轉(zhuǎn)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(hào)覆蓋不到的海洋、高空等環(huán)境下，還需要衛(wèi)星通信來進(jìn)行輔助和補(bǔ)充。
不久前，幾家主流手機(jī)廠商在發(fā)布會(huì)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(hào)覆蓋之外的區(qū)域也能發(fā)送文本，這對(duì)面臨緊急情況的用戶來說是一項(xiàng)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(yùn)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(biāo)是建成覆蓋全球的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。
其實(shí)早在上世紀(jì)70年代末，衛(wèi)星就已經(jīng)被用于資產(chǎn)跟蹤和遠(yuǎn)程遙測(cè)等領(lǐng)域，但出于對(duì)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(shí)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(dāng)中，成為一些行業(yè)和企業(yè)的全新選擇。
真正實(shí)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(bào)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(fù)合年增長率（CAGR）持續(xù)增長，到2026年時(shí)，這一數(shù)字將達(dá)到2120萬。同時(shí)，IoT Analytics也曾預(yù)測(cè)，到2026年時(shí)，全球衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)連接的市場(chǎng)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(jìn)一步增加，目前幾乎沒有完全失去信號(hào)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(luò)通信，占據(jù)陸地面積的50%。目前的網(wǎng)絡(luò)覆蓋對(duì)于使用互聯(lián)網(wǎng)的消費(fèi)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(shè)備卻仍渴求著網(wǎng)絡(luò)的接入。而農(nóng)業(yè)、海運(yùn)、石油勘探以及某些公用事業(yè)等應(yīng)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(jī)會(huì)，是對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的地面蜂窩和非蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供的有力補(bǔ)充。
不過，雖然衛(wèi)星通信確實(shí)是地面通信的理想補(bǔ)充，但其最初并非是為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，因此相比其他解決方案來說更昂貴也更復(fù)雜。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)射衛(wèi)星的成本已經(jīng)大幅降低，而且還有進(jìn)一步降低的趨勢(shì)，衛(wèi)星通信也更加穩(wěn)定、方便。因此，現(xiàn)有的衛(wèi)星運(yùn)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(lán)海”市場(chǎng)。
不僅如此，Berg Insight 的報(bào)告中也提到，作為全球四大衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商，Iridium、Orbcomm、Inmarsat和Globalstar 近年來在該領(lǐng)域都有著不錯(cuò)的增長。目前，Iridium的衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)已經(jīng)達(dá)到130萬，Orbcomm更是轉(zhuǎn)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(dá)到110萬。
在技術(shù)方面，除了利用專業(yè)的衛(wèi)星連接技術(shù)來與地面的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)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(shù)，如Lacuna Space采用了LoRaWAN、Huble Network使用的藍(lán)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(shì)
當(dāng)前，5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)進(jìn)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(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)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(diǎn)。
對(duì)于以5G等為代表的地面蜂窩通信來說，雖然其在基站信號(hào)覆蓋的范圍之內(nèi)可以為用戶提供極佳的使用體驗(yàn)，甚至通過5G-NR結(jié)合特殊的射頻技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)近海和低空的局部覆蓋，但對(duì)遠(yuǎn)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(lǐng)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(wù)向更廣范圍的互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)，也在從低頻的專有應(yīng)用向高頻的大眾服務(wù)轉(zhuǎn)變。
早在2018年時(shí)，歐空局和日本國家信息與通信技術(shù)研究就簽署了計(jì)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(luò)中實(shí)現(xiàn)了5G控制信號(hào)、高清4K視頻和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸并完成網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量測(cè)試；在今年6月的日歐聯(lián)合實(shí)驗(yàn)中，還成功將衛(wèi)星線路集成到國際間長距離5G網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)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(luò)連接的可行性。
目前，衛(wèi)星通信與5G的融合業(yè)務(wù)尚未進(jìn)行大面積推廣，想要實(shí)現(xiàn)真正的“星地融合”，未來還要與6G通信相結(jié)合，甚至在低軌衛(wèi)星之外，還將進(jìn)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(jī)等。由地面通信和衛(wèi)星通信融合帶來的全新機(jī)遇，雖然在技術(shù)研發(fā)上面臨著無比艱巨的挑戰(zhàn)，但也將推動(dòng)衛(wèi)星通信行業(yè)邁進(jìn)前所未有的大市場(chǎng)。
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(huì)存在企業(yè)的各種業(yè)務(wù)，部署在這些地方的設(shè)備等資產(chǎn)也都有被追蹤和連接的需求。由于蜂窩網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(dú)到優(yōu)勢(shì)。
通過使用衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)來補(bǔ)充蜂窩和非蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接，企業(yè)幾乎可以實(shí)時(shí)獲取到需要的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，進(jìn)而反饋相應(yīng)的指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)比傳統(tǒng)方式更加高效的運(yùn)營。同時(shí)，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的連接也非常可靠，能保證在全球范圍內(nèi)提供一致的服務(wù)。
不過，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)并非完全替代現(xiàn)有的地面通信方式，而是通過與它們進(jìn)行融合，從而補(bǔ)充地面網(wǎng)絡(luò)的不足，提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。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(shù)，如LoRa或NB-IoT，為全球各地的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)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(chǎng)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)以及6G標(biāo)準(zhǔn)研究中，都將空天地一體化網(wǎng)絡(luò)融合作為重點(diǎn)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(shì)。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(chǔ)設(shè)施，明確了建設(shè)衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)在新一代信息技術(shù)演進(jìn)上的重大戰(zhàn)略意義。
在標(biāo)準(zhǔn)的制定方面，NTN（non-terrestrial network，非地面網(wǎng)絡(luò)）是 3GPP 在 R17 階段制定的基于新空口技術(shù)的終端與衛(wèi)星直接通信的技術(shù)，同時(shí)也是 3GPP R17 版本的重要功能，在 5G-Advanced 中持續(xù)演進(jìn)，已成為 3GPP Release 18 工作計(jì)劃的重要部分。當(dāng)然，標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)也伴隨著各種技術(shù)指標(biāo)的不斷增強(qiáng)，如頻譜效率、移動(dòng)性、功耗、時(shí)延等，衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)通信自然也不例外。對(duì)于NTN來說，未來勢(shì)必也需要使用專用的芯片或模組，這就需要相應(yīng)的芯片和模組廠商在研發(fā)過程中，更加注重技術(shù)積累、科研人員投入、新方法和新設(shè)備的使用，同時(shí)也為各類廠商帶來了全新的發(fā)展機(jī)遇。
眾所周知，當(dāng)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(shí)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(jí)別。按照這種相似的發(fā)展路徑可以推測(cè)，雖然短期內(nèi)衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)還暫時(shí)無法與已有的地面物聯(lián)網(wǎng)連接正面競(jìng)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(gè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)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(dá)到5600-8500億美元的預(yù)測(cè)，這對(duì)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(shù)含量更高的產(chǎn)品進(jìn)一步提升售價(jià)和利潤。不久前，根據(jù)Counterpoint發(fā)布的2022年Q1追蹤報(bào)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(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)無線通信解決方案和無線模組供應(yīng)商，廣和通一直在緊隨標(biāo)準(zhǔn)，不斷推陳出新，已擁有近22年的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累。事實(shí)上，廣和通也早已布局智慧能源、智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸?shù)葓?chǎng)景多年，這些都是未來的衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)能夠大規(guī)模發(fā)揮作用的典型場(chǎng)景。相信在未來衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的競(jìng)爭中，廣和通依然會(huì)保持領(lǐng)先地位，成為讓運(yùn)營商、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備廠商、系統(tǒng)集成商等深度信賴的合作伙伴。
