4月14日孟非和他的伙伴又一次上船，沿著渾黃的長江口東行。船長連導航也不需要，畢竟為了海上的那個“伙計”已經(jīng)跑了無數(shù)趟。遠遠看去，一個浮桶，一個浮標，就像一對連體人在一起浮沉。

拋錨，起撈，檢查，更換電池板，連接電腦，拷貝數(shù)據(jù)，密封蓋蓋上，放下浮標，起錨…經(jīng)過一連串作業(yè)，孟非順利的完成任務返航。

為了獲取浮標數(shù)據(jù)，孟非及其同事每隔一段時間就會重復上述繁瑣的步驟。但是既然浮標上有天線，可以進行無線通信，為什么還要費那么大費周折，跑那么遠來到浮標身旁拷貝數(shù)據(jù)呢？

原來，九段沙保護區(qū)（多像一塊肝）距離公網(wǎng)基站至少8公里，2G信號時斷時續(xù)，4G信號基本沒有。浮標當初的設計只有蜂窩網(wǎng)絡通信，這下就只能通過巡檢時才能下載到浮標上各種傳感器感知的數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)的地面物聯(lián)網(wǎng)通訊大多是基于是蜂窩網(wǎng)絡、藍牙、WIFI等，但是2G基站的覆蓋半徑的約為5-10公里，3G基站的覆蓋半徑約為2-5公里，4G基站的覆蓋半徑約為1-3公里，藍牙和WIFI的覆蓋范圍最大也就幾百米，這就導致了地面物聯(lián)網(wǎng)無法實現(xiàn)全球覆蓋。

但是衛(wèi)星通信憑借廣覆蓋優(yōu)勢可實現(xiàn)全球無縫覆蓋，從而極大拓展地面物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務范圍。相比于地面物聯(lián)網(wǎng)，低軌衛(wèi)星具有覆蓋范圍廣，鏈路容量大，頑存性強等優(yōu)勢，相比于傳統(tǒng)的高軌道衛(wèi)星，低軌衛(wèi)星又有低損耗、低時延、廣覆蓋、大數(shù)量級等優(yōu)勢，是實現(xiàn)衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)全球覆蓋的最佳方式。

低軌衛(wèi)星

在低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)中，終端負責采集數(shù)據(jù)，上傳至衛(wèi)星，衛(wèi)星負責路由與轉(zhuǎn)發(fā)，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至地面網(wǎng)，由信關(guān)站與主控站負責數(shù)據(jù)業(yè)務處理、用戶接入管理、資源調(diào)度等。衛(wèi)星接入海量數(shù)據(jù)，根據(jù)業(yè)務類型，部分數(shù)據(jù)需要衛(wèi)星實時把數(shù)據(jù)傳回地面，衛(wèi)星間設計有星間鏈路，衛(wèi)星主要負責路由及中繼終端與地面段之間的信息傳輸。

低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡架構(gòu)圖

衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的通訊手段也如地面物聯(lián)網(wǎng)一般，千姿百態(tài)。例如廣為人知的北斗衛(wèi)星，不僅可以實現(xiàn)定位功能，更是可以使用短報文來實現(xiàn)通訊；同時LORA、NB-IOT等技術(shù)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域也大放異彩。[敏感詞]讓我們來具體了解以上三種技術(shù)是如何應用在衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的吧！

 01 北斗短報文衛(wèi)星通信

北斗系統(tǒng)采用了RNSS和RDSS雙模結(jié)構(gòu)體制，不但具有GPS的導航、定位和授時功能，同時還提供RDSS雙向短報文信息服務，也就是衛(wèi)星通信的功能，是全球[敏感詞]在定位、授時之外集報文通信為一體的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，這一點是其他三大衛(wèi)星導航系統(tǒng)(美國的GPS,歐洲的Galileo和俄羅斯的GLONASS)所不具備的，這也是北斗系統(tǒng)的核心優(yōu)勢。

這是一段Argo剖面浮標的原始數(shù)據(jù)：

internal ID number 0433

transmission ID number 404434

transmission type BEIDOU

positioning system BEIDOU

WMO ID number 2902758

start time [dd mm yyyy hh mm (Z)] 21 03 2021 02 17

launch time [dd mm yyyy hh mm (Z)] 21 03 2021 02 53

launch position [lat latm lon lonm] 16. 11.64 90. 13.98

delay of first down time [hours] 0.5

down time [days] 4.583

up time [hours] 10

transmission repetition rate [sec] 75

clock drift [hours/hours] 0.

其數(shù)據(jù)傳輸方式采用的是北斗短報文衛(wèi)星通信，五分鐘傳一次報文，每次628位約44個漢字，已經(jīng)可以解決非實時小數(shù)據(jù)應用場景的傳輸問題。

 02 基于LORA的衛(wèi)星通信

2013 年，Semtech 公司宣布研制出 LoRa 芯片，該芯片接收靈敏度高，較之前[敏感詞]工藝水平的 Sub-GHz 芯片相比，該芯片可改善接收靈敏度 20dB 以上，一節(jié) 5 號電池可供終端工作10 年以上，功耗極低。

為推動 LoRa 技術(shù)的發(fā)展，2015 年，由 Cisco、IBM、Semtech 等公司聯(lián)合成立非盈利組織--LoRa 聯(lián)盟，該聯(lián)盟規(guī)范了 LoRaWAN 協(xié)議，很快，LoRa 在物聯(lián)網(wǎng)、智慧工業(yè)、智慧城市等場景下得到廣泛使用。目前，全球已有超過 100 個部署 LoRa 的國家。2018 年 2 月，在 TTN(The Things Network)大會上，接收機捕捉到從低軌衛(wèi)星傳來的LoRa信號，這是證明 LoRa 可在衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)下應用的里程碑事件。

從NORSAT2衛(wèi)星回傳的LoRa信號捕捉

在國內(nèi)，LoRa 應用也日漸廣泛。2016 年，在 LoRa 聯(lián)盟支持下，由中興發(fā)起的中國 LoRa 應用聯(lián)盟（CLAA）成立了，CLAA 希望以開放共享的心態(tài)，聯(lián)合物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)各家公司，共建LoRa 技術(shù)生態(tài)，推進 LoRa 產(chǎn)業(yè)鏈在中國更好的應用與發(fā)展。

隨著2018年“杭州·云棲大會”期間，阿里云獲得了LoRa芯片IP授權(quán)一事，國內(nèi)LoRa芯片供應商多元化的市場形態(tài)逐漸被打開，一定程度上對于LoRa行業(yè)的發(fā)展起到了促進作用。

由于LoRaWAN標準的開放性和靈活性，中國已成為LoRa產(chǎn)業(yè)生態(tài)最大的市場，國內(nèi)已有上千家公司的業(yè)務與LoRa相關(guān)。其中，中興通訊、阿里巴巴、騰訊、中國聯(lián)通、貴州廣電、鐵塔公司等重量級玩家的加入，對中國LoRa產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大，其重要性是不言而喻的。

 03 基于NB-IoT的衛(wèi)星通信

NB-IoT一個新的擴展方向是向天基物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，即通過衛(wèi)星提供全球無處不在的 NB-IoT 網(wǎng)絡，這樣不論身處海洋還是深山中，都可以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)連接。

NB-IOT優(yōu)勢分析（資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理）

美國Skylo Technologies 為全球物聯(lián)網(wǎng)用戶提供泛在連接服務，其中一個亮點是于 2020 年夏季推出基于衛(wèi)星的全球化 NB-IoT 網(wǎng)絡，這一 NB-IoT 網(wǎng)絡旨在為移動性設備提供服務，主要應用于農(nóng)業(yè)、交通、航海、應急等領(lǐng)域。Skylo 公司成立于 2017 年，并于當年年底獲得三家機構(gòu) 1300 萬美元的 A 輪融資，其中一家機構(gòu)是谷歌前 CEO Eric Schmidt 的風投公司；近期，該公司又獲得了軟銀領(lǐng)投的 1.03 億美元的 B 輪投資。

Skylo 公司基于衛(wèi)星的 NB-IoT 網(wǎng)絡是采用地球同步通信衛(wèi)星連接 Skylo 部署在地球上的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡運行頻段除了專門的同步衛(wèi)星通信業(yè)務頻段外，也運行在 3GPP 所定義的頻段上。這是一個雙向通信的網(wǎng)絡，除了網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)回傳給衛(wèi)星外，由于專有的天線技術(shù)，衛(wèi)星無需額外設備也可以將數(shù)據(jù)反饋至網(wǎng)關(guān)。其中，那些網(wǎng)關(guān)是 8*8 英寸的盒子，一般安裝在漁船、火車車廂以及其他場景設備上，網(wǎng)關(guān)盒子作為收發(fā)器，收集本地傳感器數(shù)據(jù)，并通過衛(wèi)星網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸至云端平臺。

目前已有大量衛(wèi)星通信的方案，但衛(wèi)星通信一般成本很高，而這張 NB-IoT 網(wǎng)絡成本并不高。根據(jù) Skylo 公司所述，該網(wǎng)絡連接成本比現(xiàn)有衛(wèi)星通信方案節(jié)約 95%的成本。具體來說，該網(wǎng)絡連接資費大約為每個用戶每月 1 美元，硬件成本低于 100 美元。Skylo 公司的衛(wèi)星 NB-IoT 網(wǎng)絡首先在印度提供服務，首家客戶是印度鐵路公司，印度鐵路公司將在其車廂安裝 Skylo 的網(wǎng)關(guān)，使用 Skylo 的 NB-IoT 網(wǎng)絡。

根據(jù) GSMA 發(fā)布的數(shù)據(jù)，截止 2021 年 2 月，全球已有 103 張商用 NB-IoT 網(wǎng)絡。在全球主流運營商都部署 NB-IoT 網(wǎng)絡的同時，基于衛(wèi)星的 NB-IoT 網(wǎng)絡正在踐行著“連接未連接物”的使命，一方面對運營商蜂窩網(wǎng)絡形成補充，另一方面在一定程度上也和蜂窩網(wǎng)絡形成競爭。

實際上，Skylo 并非[敏感詞]提供衛(wèi)星 NB-IoT 的廠商，美國另一家物聯(lián)網(wǎng)公司 Ligado Networks 表示其準備在 1500MHz-1700MHz 頻段上使用 NB-IoT 標準建設一個衛(wèi)星網(wǎng)絡；盧森堡一家名為 OQ Technology 的公司已經(jīng)在一些商業(yè)衛(wèi)星上測試軟件定義無線電（SDR）的 NB-IoT 無線接入。

除此之外，我們也看到近年來大量初創(chuàng)公司均推出廉價的低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)方案，國內(nèi)也有數(shù)家民營衛(wèi)星公司推動衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)進展，當然國內(nèi)還未出現(xiàn)基于衛(wèi)星的 NB-IoT 網(wǎng)絡。

 04 總結(jié)

近年來，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深入到人們工作和生活的方方面面，智能家居、智能網(wǎng)關(guān)、智能駕駛、智慧城市等無處不存在它的身影。然而，物聯(lián)網(wǎng)所描繪的“萬物互聯(lián)”的世界，僅僅依靠地面的通信網(wǎng)絡無法做到，此外現(xiàn)今的全球物聯(lián)網(wǎng)中，60%是需要廣域低功耗窄帶技術(shù)的終端，需要借助衛(wèi)星通信架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)連接。

低軌衛(wèi)星具有軌道高度低、覆蓋范圍廣、信號衰減小等優(yōu)點，是實現(xiàn)衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的最佳選擇，低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)非常適合短數(shù)據(jù)、偏遠或者遠距離移動物體的監(jiān)測、跟蹤、傳感器數(shù)據(jù)采集等應用場景，是解決“萬物互聯(lián)”的[敏感詞]路徑。

“Kinghelm”商標由金航標公司原始注冊，金航標是GPS天線北斗天線研發(fā)生產(chǎn)直銷廠家，在北斗GPS導航定位行業(yè)非常高的知名度和美譽度，研發(fā)生產(chǎn)產(chǎn)品廣泛應用于bds衛(wèi)星導航定位無線通信等領(lǐng)域。主要產(chǎn)品包括：RJ45-RJ45網(wǎng)絡，網(wǎng)絡接口連接器、射頻連接器轉(zhuǎn)接線、同軸線纜連接器、type-c連接器、hdmi接口type-c接口、排針排母、SMA、fpc、FFC天線連接器、天線信號傳輸防水接頭、hdmi接口、usb連接器、端子端子線、端子板接線端子、接線端子排、射頻rfid標簽、定位導航天線、通訊天線天線連接線、膠棒天線吸盤天線、433天線4G天線，GPS模塊天線等。廣泛應用于航天航空、通信、[敏感詞]、儀器儀表和安防、醫(yī)療等行業(yè)。

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