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將基站搬到天上,物聯網迎來一場“升維”競爭

放大字體  縮小字體 發布日期:2022-09-16     來源:物聯網智庫     瀏覽次數:4526
       經過數代的迭代更新,地面上的蜂窩通信已經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、高空等環境下,還需要衛星通信來進行輔助和補充。

       不久前,幾家主流手機廠商在發布會上推出的旗艦新品都配備了近期大火的衛星通信,可以讓用戶在基站信號覆蓋之外的區域也能發送文本,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。

衛星物聯網

       近年來,在全球范圍內,衛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射了三千顆以上的低軌道衛星,最終目標是建成覆蓋全球的衛星通信網絡。

       其實早在上世紀70年代末,衛星就已經被用于資產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,衛星物聯網一直以來都未受到太多重視。如今,在地面物聯網跨入“物超人”時代之際,基于衛星的物聯網產業也在蓬勃發展當中,成為一些行業和企業的全新選擇。

       真正實現“無處不在”的萬物互聯

       根據瑞典的專業物聯網分析公司Berg Insight的最新報告,截止到2021年底,全球衛星物聯網用戶已經超過390萬,而且將以40.3%的復合年增長率(CAGR)持續增長,到2026年時,這一數字將達到2120萬。同時,IoT Analytics也曾預測,到2026年時,全球衛星物聯網連接的市場將增長到10億美元規模,增速也將從幾年前7%的CAGR加速到未來幾年14%的CAGR。

       放眼城市區域,隨著基站數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,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絡通信,占據陸地面積的50%。目前的網絡覆蓋對于使用互聯網的消費者來說已經足夠,但那些身處荒漠、森林、海洋等區域的設備卻仍渴求著網絡的接入。而農業、海運、石油勘探以及某些公用事業等應用也大多分布在這些區域,這就給衛星物聯網產業留下了巨大的機會,是對偏遠地區的地面蜂窩和非蜂窩網絡提供的有力補充。

       不過,雖然衛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網應用而設計,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,發射衛星的成本已經大幅降低,而且還有進一步降低的趨勢,衛星通信也更加穩定、方便。因此,現有的衛星運營商和各類初創公司都在押注衛星物聯網這片“藍海”市場。

       不僅如此,Berg Insight 的報告中也提到,作為全球四大衛星物聯網運營商,Iridium、Orbcomm、Inmarsat和Globalstar 近年來在該領域都有著不錯的增長。目前,Iridium的衛星物聯網用戶數已經達到130萬,Orbcomm更是轉變為一家衛星物聯網端到端解決方案提供商,去年底的用戶規模已經達到110萬。

       在技術方面,除了利用專業的衛星連接技術來與地面的物聯網設備連接,很多公司也在嘗試使用地面的物聯網無線連接技術,如Lacuna Space采用了LoRaWAN、Huble Network使用的藍牙以及Eutelsat使用的Sigfox等。

衛星物聯網

       衛星通信和5G融合有望成為新趨勢

       當前,5G網絡已經進入成熟的商用階段,已經覆蓋且滿足了用戶的絕大部分需求,而衛星通信還處于發展初期,如果繼續走此前專用、封閉的發展路線,其想要實現規模應用和商業化則還有很長的路要走。不過,二者的融合發展卻有望成為行業發展的新熱點。

       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,而這些都是衛星通信可以發揮作用的領域。不僅如此,衛星通信系統也一直在由窄帶話音向高通量的寬帶數據傳輸發展,從僅提供狹義的通信服務向更廣范圍的互聯網和物聯網演進,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,合作研發衛星通信與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網絡中實現了5G控制信號、高清4K視頻和物聯網數據的傳輸并完成網絡傳輸質量測試;在今年6月的日歐聯合實驗中,還成功將衛星線路集成到國際間長距離5G網絡中,實現太空與地面無縫連接,證明了在洲際范圍內部署高度分布式可信網絡連接的可行性。

       目前,衛星通信與5G的融合業務尚未進行大面積推廣,想要實現真正的“星地融合”,未來還要與6G通信相結合,甚至在低軌衛星之外,還將進一步支持同步衛星、高軌衛星、平流層浮空器以及無人機等。由地面通信和衛星通信融合帶來的全新機遇,雖然在技術研發上面臨著無比艱巨的挑戰,但也將推動衛星通信行業邁進前所未有的大市場。

       衛星物聯網也能低功耗

       今天,在全球各處人跡罕至的地方,都可能會存在企業的各種業務,部署在這些地方的設備等資產也都有被追蹤和連接的需求。由于蜂窩網絡通常無法提供無處不在的連接,使用低功耗廣域網(LPWAN)這種非蜂窩連接,雖然可以在某種程度上滿足遠距離、低數據量和低功耗的物聯網連接需求,但由于缺乏統一的標準和全球連接,也依然面臨挑戰,這也是衛星物聯網相比前兩者具有的獨到優勢。

衛星物聯網

       通過使用衛星物聯網來補充蜂窩和非蜂窩網絡連接,企業幾乎可以實時獲取到需要的數據并進行分析,進而反饋相應的指令,實現遠比傳統方式更加高效的運營。同時,衛星物聯網的連接也非?煽,能保證在全球范圍內提供一致的服務。

       不過,衛星物聯網的目標并非完全替代現有的地面通信方式,而是通過與它們進行融合,從而補充地面網絡的不足,提供更加優質的服務。在過去幾年,多家衛星初創公司已經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之間提供直接通信,也可以被視為是低功耗廣域網市場的一部分。

       衛星物聯網是模組廠商的一塊“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絡融合作為重點研究方向,可見衛星物聯網未來必將成為物聯網發展的一大趨勢。早在2020年4月,國家發改委便首次將衛星物聯網和5G、工業互聯網等一起列入信息基礎設施,明確了建設衛星物聯網在新一代信息技術演進上的重大戰略意義。

       在標準的制定方面,NTN(non-terrestrial network,非地面網絡)是 3GPP 在 R17 階段制定的基于新空口技術的終端與衛星直接通信的技術,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,衛星物聯網通信自然也不例外。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展機遇。

       眾所周知,當前物聯網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便使國內芯片和模組的出貨量從不到千萬提升到了上億級別。按照這種相似的發展路徑可以推測,雖然短期內衛星物聯網還暫時無法與已有的地面物聯網連接正面競爭,但在可見的未來,衛星物聯網的總份額必將在整個物聯網市場中占據一席之地。

       從產業規模來說,麥肯錫曾經給出過2025年衛星物聯網產值達到5600-8500億美元的預測,這對于物聯網產業鏈的重要一環——模組廠商來說,更是一塊不可被忽視的蛋糕,有利于通過研發技術含量更高的產品進一步提升售價和利潤。不久前,根據Counterpoint發布的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網模組出貨量的半壁江山。

       作為全球領先的物聯網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年的物聯網通信技術和經驗積累。事實上,廣和通也早已布局智慧能源、智慧城市、智慧農業、運輸等場景多年,這些都是未來的衛星物聯網能夠大規模發揮作用的典型場景。相信在未來衛星物聯網的競爭中,廣和通依然會保持領先地位,成為讓運營商、物聯網設備廠商、系統集成商等深度信賴的合作伙伴。  
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