卫星物联网的发展背景、研究现状、以及未来前景

今天这篇文章，我们来聊聊卫星物联网。

请大家注意，我说的是“物联网”，而不是“互联网”。

众所周知，按使用对象，互联网可以分为“人联网”和“物联网”。我们普通消费者用户使用的手机等应用，都属于“人联网”。而物联网的话，主要是政府或企业用户在智慧城市、工业互联网等场景使用。

此外，卫星物联网还有一个重要概念“卫星”。这几年，卫星通信的话题热度极高。但是，大家主要讨论的是手机卫星通信，比如我们使用的智能手机的各种地图APP，也借助了卫星信号的传输。其实，相比手机卫星通信，卫星物联网的意义和价值无论是在覆盖面还是发展历程上，都是更加值得关注的。

接下来，我就详细给大家介绍一下，卫星物联网的发展背景、研究现状，以及未来前景。

█ 卫星物联网的发展背景

卫星物联网，就是基于卫星通信的物联网。

1957年10月4日，苏联人发射了世界上第一颗人造地球卫星，开启了人类的航天时代。此时，卫星基本上用于侦查、拍照等特殊性目的。

到了60年代，物联网的前身——传感网，也诞生了，同样也是出于特殊性目的。1965年，美军在越南战场上，为了侦查和轰炸胡志明小道，通过飞机空投了大量的伪装传感器，构建了一张无线传感网络。

从那之后，卫星和物联网（传感网）都是各自独立发展，没有什么交集。

到70-80年代，卫星开始转民用，但由于这是一个昂贵的技术，所以卫星通信主要还是用于高价值回报的应用，例如卫星电话电报、电视信号转播、地面遥感、气象观测等，并未大面积走向市场。

而物联网（传感网）这边，发展较为缓慢。直到90年代，才开始在民用领域有了一些探索。1990年，美国工程师约翰·罗姆奇（John Romkey）发明了一台可以通过互联网打开和关闭的烤面包机，算是世界上第一台真正意义上的“物联网设备”。

1999年，麻省理工学院的凯文·阿什顿（Kevin Ashton）教授，首次提出了物联网（Internet of Things）的概念，表示：“世间万物，皆可互联”。

进入21世纪以后，互联网的爆炸式发展，让卫星和物联网这两种过去无太多交集的技术开始并行演进。

卫星这边，应用方向逐渐从卫星电话转向卫星上网，基于卫星的数据连接业务开始出现并崛起。

而物联网在2005年被ITU官方正名之后，彻底取代了传感网，成为一个新热点。之后的一段时间，物联网主要以Wi-Fi、蓝牙等短距离通信技术为主。后来，随着蜂窝移动通信技术的成熟，基于蜂窝网络的物联网技术也开始走向前台。最具代表性的，就是NB-IoT、LTE Cat.1，还有备受关注的5G。

这两年，在数字化转型的浪潮下，随着物联网越来越快的发展速度，基于卫星通信的万物互联，开始走向了公众视野。

█ 卫星物联网的应用价值

那么，为什么要让两个已经分开发展多年的技术突然要结合起来呢？基于卫星通信的万物互联将是怎样的互联方式？

大家都知道，我们的地球，虽然名叫“地球”，但实际上是个“水球”。地球表面的71%是海洋，只有29%才是陆地。

即便是在陆地，人类建设了那么多年的通信网络，也只不过覆盖了陆地面积的20%。而海洋的，我们更是只覆盖了5%。换言之，整个地球的表面，只有不到10%的面积，有网络信号覆盖。

那么，问题来了。如果覆盖率这么低，我们凭什么“互联万物”？在没有地面通信系统信号覆盖的地方，想要开展物联网应用，该怎么办呢？

这就是卫星通信的意义所在——借助卫星的广覆盖能力，弥补地面通信系统的不足，实现更广阔的连接。

卫星位于太空，正所谓：“站得高，看得远”。它的覆盖能力是地面基站或光纤光缆无法比拟的。尤其是深山、森林、沙漠、草原、戈壁等地区，传统地面通信难以触及（成本太高、施工难度太大等），都是卫星通信可以大展拳脚的地方。

基于卫星通信的短信、电话和上网业务，可以服务户外旅游、探险科考、航空航海，这些我就不多介绍了。接下来，我给大家详细说说，卫星物联网的几个典型案例。

• 资产管理

企业都有自己的资产，需要对资产进行监测和管理。

有些企业的资产分布较广，可能在偏远地区（例如戈壁地区的油田、深山里的水电站等）。采用人力前往巡查，会产生较大的成本。而传统蜂窝基站，又覆盖不到。

这时候，就可以让数据采集终端通过卫星通信，及时上报企业资产的数据和状态。

车船追踪，甚至飞行器追踪，也是资产追踪管理的一种。通过交通工具上的物联网设备，可以让管理者随时知道车、船、飞机的位置，及时发现是否存在异常。

• 地质灾害预测

这几年地质灾害频繁，例如地震、山体滑坡等，对居民生命和财产安全造成了不小的威胁。

事实上地质灾害发生前，都会有一些例如抖动、山体位移等征兆。这个征兆靠人力很难察觉，但通过安装检测设备，自动上报监测到的抖动信息、位移信息，就可以提前进行灾害预警，减少损失。

而监测点一般都比较偏远，且都是室外露天场所，非常适合采用卫星通信技术。

现在城区很多危险品爆燃事故，其实也可以通过卫星通信进行监测。监测点设置有害气体传感器，及时上报异常即可。

• 农业应用

现在很多农林牧渔场景都是规模化运作，面临着大面积、远距离等问题，同时农业场景对环境的要求也很高，需要实时对温湿度、土壤成分等进行严格监测。很明显，矛盾产生了。人力所能采集到的数据不仅在准确性上有待考究，同时效率低、成本高。所以，卫星物联网成为了解决这个矛盾的新思路。

在畜牧业场景，对大量的牲畜进行放牧，也可以借助卫星物联网，防止牲畜走失。

野生动物保护、重要植被保护，道理也是一样。卫星物联网可以大大提升保护效率，降低成本。

总而言之，卫星物联网的应用还有很多。几乎在所有行业，都可以找到落地场景。

大家会发现，物联网应用有一些普遍特点，例如分布广、节点多、露天场景多、通信数据量小、对时延不敏感等。这些特点，都与卫星通信极为匹配。正因为如此，卫星物联网正在快速崛起，成为行业重点推动的方向。

█ 卫星物联网的技术进展

想要大力推动卫星物联网应用，离不开两个重要环节：网络、终端。

网络这边，大家应该都有所关注。近年来，卫星通信技术的进步很快。高通量卫星（HTS，High Throughput Satellite）的出现，还有低轨（LEO）卫星星座的建设，大大提升了卫星通信的速率、容量以及覆盖。

高通量卫星的带宽能力，比传统卫星（低通量，1-2Gbps以内）多了几倍甚至几十倍。它采用了更高的通信频段，更大的卫星搭载平台，更多的转发器，更先进的天线技术，现在已经成为各个国家发展GEO卫星的首选。

低轨卫星（LEO）星座就更不用说了，大家应该都比较熟悉。马斯克的星链，就属于低轨星座。因为轨道高度更低，卫星数量更多，所以低轨卫星能实现更小的时延，还有更高的速率和容量。

除了网络之外，终端同样也是实现卫星物联网的关键。终端上必须安装卫星通信模组，才能实现数据收发。

今年以来，模组厂商在卫星物联网领域已有不少动作。

就在几天前，移远通信就宣布，面向物联网行业应用推出了CC200A-LB卫星通信模组。

这个模组主要针对的就是为那些蜂窝网络无法覆盖的偏远区域，提供可靠的全球无线网络覆盖和连接，应用在海事、运输、重型设备、农业、采矿以及石油和天然气监测等场景下。

究竟卫星通信模组和普通的蜂窝模组有什么区别？就CC200A-LB，我们一起来看下。

CC200A-LB搭载的是物联网通信和解决方案提供商ORBCOMM的卫星物联网连接平台，使用 Inmarsat GEO星座的L频段，通过IsatData Pro（IDP）卫星服务提供可靠的全球连接，并支持双向通信、低延时和近乎实时的报告功能。

该卫星模组还可搭配蜂窝模组使用，打造支持“卫星+蜂窝”双模连接的物联网应用。

在外观设计上，CC200A-LB卫星模组采用紧凑型LCC+LGA封装（尺寸为 37mm x 38mm x 3.35mm）。其还支持多星座GNSS定位，以及简单易用的AT命令集。

CC200A-LB模组支持的最大发送消息为6.4 Kbytes，最大接收消息为10 Kbytes。其典型的传输延迟在100字节时为20秒，在1KB时为40秒。接收延迟方面，在100字节时为12秒，在1KB时为70秒。

CC200A-LB卫星模组还将兼容ORBCOMM计划于2023年第四季度推出的OGx服务，届时将大大提升消息传输的速度和大小，真正打造超低延时的信号传输体验。

在GNSS定位能力上，CC200A-LB卫星模组全面支持GPS L1、GLONASS L1、Galileo E1和北斗 B1频段。

除了模组本身之外，移远通信还承诺可以提供QCMP连接管理平台服务，以及配套天线解决方案等一站式服务。

“移远连接管理平台”（QCMP）平台提供中心化、易用的解决方案，能帮助客户管理、监测物联网设备及其网络连接状态。用户还可通过该平台实现设备激活、数据流管理、收费标准管理等多种功能，帮助客户更好地部署自身业务。

CC200A-LB模组同样可搭配移远配套天线使用。该天线专门针对卫星连接进行了优化，支持螺丝安装或磁性安装方式。同时，客户还可以根据应用场景进行天线定制，同样可以实现更高性能的卫星通信功能。

根据移远通信官方透露的消息，CC200A-LB模组已于今年3月提供工程样片，6月份将提供客户样片，9月份正式量产。

█ 最后的话

卫星互联网是国家新基建的重要建设领域。卫星物联网作为卫星互联网的组成部分，拥有极为广阔的发展前景。

根据美国北方天空研究所的报告显示，全球卫星物联网市场中，我国是全球未来十年唯一有望实现年复合增长率超10%的市场，可带动相关产业全面实现信息化、智能化并推动服务创新、业态创新、金融创新和相关大数据产业发展，创造万亿级的产业价值。

希望有更多的企业能加入到卫星物联网领域，孵化更多的行业应用场景，共同助力数字化转型和数字经济的发展。卫星通信，将加速走进千家万户！

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