让物联网应用上天入海，从5G到6G这一细分市场不容错过
自2005年国际电信联盟（ITU）正式提出"物联网"概念以来，物联网的技术和应用框架已经变得极其成熟，并形成了一个庞大的产业。根据The Insight Partners的数据分析，2022年全球物联网市场规模已达4832.8亿美元，并预计到2028年将增长至22704.2亿美元，年复合增长率（CAGR）高达29.4%。
这一庞大的产业规模能够继续保持高速增长的原因之一，是由于创新技术对物联网发展的推动，其中包括潜力巨大、起步较低调的卫星通信技术。卫星通信的引入使物联网摆脱了地面基站的限制，突破了地域的束缚，为其提供了更广阔的发展空间，从而推动了一个全新的产业——卫星物联网的形成。
1、实现地球面积100%覆盖的卫星物联网
在过去，物联网应用的网络连接主要依赖于蜂窝移动、Wi-Fi、低功耗广域网（LPWAN）和蓝牙等技术。然而，这些网络都依赖于地面基础设施，特别是基站。因此，尽管存在NB-IoT、LoRa和Sigfox等低功耗广域网技术，但在海洋、森林、沙漠等特殊场景中，传统物联网的覆盖能力仍然面临很大的挑战。
根据移远通信MWC同期的卫星物联网线上研讨会中移远通信高级产品经理王鹏的引述，全球现有的移动通信网络仅覆盖了陆地表面的20%和地球总面积的6%。考虑到地球表面的超过70%是海洋，传统的通信基础设施无法实现全面覆盖，否则将面临高昂的成本和设备稳定性维护的挑战。这对于智能船舶、智慧港口、海上护航等物联网应用造成了很大限制。除了海洋，传统网络几乎无法覆盖偏远地区、天空、沙漠、森林和险恶山区等位置。此外，传统网络对物联网设备的容灾能力较弱，无法满足关键时刻的通信需求。
为了解决这些问题，产业界开始探索卫星通信和高空平台（HAPS）等技术来弥补不足。卫星通信包括低轨道卫星（LEO）、中轨道卫星（MEO）和地球同步轨道卫星（GEO），而HAPS则利用飞机、气球和飞艇等飞行设备。如今，随着火箭发射成本的降低和卫星制造能力的提升，卫星通信发展进入了快车道。特别是低轨通信卫星的成本已经显著降低，近年来全球兴起了建设低轨卫星通信网络的热潮。
值得一提的是，鹏鹄物宇的CEO徐佳康在该研讨会上指出，低轨通信卫星可以进一步细分为宽带卫星和窄带卫星，前者用于构建互联网，后者则主要用于物联网。这两者在性能和应用场景上存在明显差异，无法互相替代。
宽带卫星和窄带卫星对比
图源：鹏鹄物宇
卫星物联网主要在以下三个方面增强了传统物联网应用的能力：
无线广域网：借助卫星通信，物联网的覆盖范围可以实现地表面积的全覆盖，为地面通信基础设施提供了有效补充。卫星通信还使物联网具备了跨域通信能力，可以通过卫星中继将数据传输到地面站点或云端服务器，进一步扩大物联网系统的部署规模。
精准定位能力：卫星通信可以为物联网设备提供精确的定位能力，像全球定位系统（GPS）和北斗卫星导航系统等就是典型的应用案例。
冗余通信系统：卫星通信可以作为蜂窝网络的冗余系统，解决蜂窝网络断连导致的功能故障问题，确保关键通信的稳定性和系统的冗余性。这对于铁路、海运、航空等行业具有重要意义。
此外，卫星物联网还具有低成本、低功耗和低延迟等优势。得益于这些性能优势，卫星物联网在运输、农业、能源、海洋、矿业和环境等领域得到了广泛应用。
从产业发展的节奏来看，卫星互联网和卫星物联网是5G向6G升级中重要的衔接技术。在6G愿景中，实现数字孪生和万物互联是重要目标，而星地融合式网络建设是实现这一愿景的关键。然而，不需要等到6G时代，我们已经可以发展卫星物联网。
事实上，自2017年起，3GPP就开始研究非地面网络（NTN）项目，致力于将5G和卫星通信融合。随后，3GPP陆续在5G R15到R18标准中加入了关于5G和卫星通信融合的研究项目，如TR 38.811、TR 38.821、TR 36.763和TR 28.841等，这些研究项目对卫星物联网的发展具有重要的指导意义，特别是在物联网增强和用户设备定位服务等方面。
不同NTN网络类型
图源：3GPP
2023年无疑是卫星物联网业务进入和扩大的关键之年。2019年6月，3GPP冻结了NTN R17标准，今年即将迎来爆发性增长；5G R18标准即将冻结，这将为产业界发展卫星物联网提供更明确的标准指导；而6G愿景也逐渐清晰，卫星物联网作为不可或缺的一项技术。
可以肯定地说，卫星物联网的前景非常广阔。据麦肯锡预测，到2025年，卫星物联网行业的规模可能达到5600亿至8500亿美元。根据ABI Research的数据，全球卫星物联网连接数量有望从2019年的265万增长到2024年的2400万，年复合增长率高达55%。
2、移远通信丰富的卫星物联网解决方案
与传统物联网方案相比，卫星物联网方案最大的差异在于网络传输层，需要建立全新的网络链路。NTN网络主要由用户设备、网关、馈线链路、服务链路、卫星和星间链路组成。
基于透明载荷和再生载荷的NTN典型场景
图源：移远通信
在移远通信MWC上的演讲中，王鹏提到了一些流行的卫星物联网应用，包括野生动物监测、对讲机、无人机、卫星DTU和海洋浮漂等。针对这些应用，移远通信提供了从模组、天线到IoT平台和软件解决方案等一站式服务，并已经与客户成功合作开发相关终端设备。
移远通信卫星物联网方案框图
图源：移远通信
移远通信目前拥有丰富的卫星模组家族可供选择。其中包括支持IDP（IsatData Pro）卫星通信的CC200A-LB模组；符合3GPP NTN R17标准的NTN only模组CC950U-LS和CC660D-LS；以及支持IoT NTN和Cat-M的BG77X和BG95X模组。
支持卫星通信的CC200A-LB
在2023年3月，移远通信正式推出面向物联网行业应用的CC200A-LB卫星通信模组。该模组搭载了卫星物联网连接平台提供商ORBCOMM的卫星物联网连接平台，使用Inmarsat GEO星座的L频段进行通信，通过IDP卫星服务提供可靠的全球连接，并支持双向通信、低延迟和准实时的报告功能。
CC200A-LB模组具有小巧、低功耗和低延迟等性能优势。它支持的最大发送消息为6.4 Kbytes，最大接收消息为10 Kbytes；典型传输延迟在100字节时为20秒，在1 KB时为40秒；接收延迟在100字节时为12秒，在1 KB时为70秒；并支持多星座的GNSS定位服务。
CC200A-LB性能优势
图源：移远通信
主打国内市场的CC950U-LS
CC950U-LS模组是移远通信在2023上海世界移动通信大会期间推出的卫星通信新品，基于紫光展锐首颗卫星通信SoC芯片V8821开发。该芯片采用领先的22nm工艺，符合R17 IoT NTN标准，支持S频段、L频段和双频段通信，具有低功耗、小尺寸、高可靠性和高集成度等特点。
CC950U-LS模组充分发挥了V8821芯片的优势，模组尺寸仅为23.6 mm × 19.9 mm × 2.2 mm，非常小巧；支持PSM省电模式和2.1 V-4.2 V宽电压工作范围，有效延长终端电池寿命；100B数据传输时延约为3秒。此外，CC950U-LS模组支持Inmarsat和天通双卫星通信，并可为各类设备提供双向数据传输，特别适用于需要双向通信的场景。
基于CC950U-LS模组打造的鹏鹄物宇水文水质检测终端
图源：移远通信
已覆盖欧美市场的CC660D-LS
CC660D-LS模组也是移远通信在2023上海世界移动通信大会期间推出的新品，主要面向北美和欧洲市场。该模组符合3GPP Release 17 IoT NTN标准，支持GEO星座的L波段、S波段和波段23等多频段，可为各类设备提供双向数据传输，特别适用于需要双向通信的场景。模组具有出色的低功耗特性，支持不连续接收(DRX)、扩展DRX(eDRX)和省电模式(PSM)，显著延长终端待机时间，非常适用于功耗敏感的卫星物联网应用。同时，CC660D-LS模组还支持增强型AT命令、SIM/eSIM以及丰富的嵌入式网络协议，并通过UART通信接口实现灵活的通信服务。
此外，移远通信的卫星定位模组阵营也在不断壮大。在2023上海世界移动通信大会前夕，移远通信推出了自主研发的双天线定位定向GNSS模组LC02H。该模组具有高性能、高稳定性和低功耗的特点，内置2个独立的卫星导航接收机芯片，可同时接收和处理BDS、GPS、Galileo、GLONASS和QZSS等多星座信号，支持双天线输入，集成先进的定位定向算法。这些优秀特性使LC02H在复杂环境中仍能快速提供精确的定位。
移远通信通过提供多种类型的卫星通信模组和卫星定位模组，满足了卫星物联网应用的需求，并已与客户成功合作开发相关终端设备。
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