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当前，卫星物联网是大国竞争的新高地，在军民领域都有巨大的战略价值和经济价值，是新时代中国发展不能错过的产业大赛道。因此，本文将汇总卫星物联网的落地价值和发展趋势。
卫星通信是近半年来科技圈的热门话题——自从去年华为和苹果要让手机向上“捅破天”之后，高通和联发科也坐不住了，相继推出基于自己平台的卫星通信技术。
其实，和手机端的应用相比，卫星物联网拥有更加广阔的价值，多家机构预测其可能创造万亿元级的产业价值，也由此吸引了产业链上下游的积极布局。比如，2022年7月，紫光展锐联合鹏鹄物宇率先完成全球首个基于R17 IoT NTN标准的5G卫星物联网上星实测，开启了基于5G的新一代卫星物联网服务模式等。2023年3月，移远通信宣布将推出CC200A-LB卫星通信模组，同时还专门提供“模组+卫星连接服务+天线”的“三合一”卫星产品套装，帮助用户快速实现整体设计，加速技术落地。
当前，卫星物联网是大国竞争的新高地，在军民领域都有巨大的战略价值和经济价值，是新时代中国发展不能错过的产业大赛道。因此，本文将汇总卫星物联网的落地价值和发展趋势。
卫星物联网应用场景丰富
卫星物联网是基于卫星宽带通信的物联网，通过发射一定数量的卫星形成规模组网，从而辐射全球，构建具备实时信息处理的大卫星系统，是一种能够完成向地面和空中终端提供宽带物联网接入等通信服务的新型网络，具有广覆盖、宽带化、低时延、低成本等突出优点。
这种方法使我们的网络能够覆盖整个地球，包括海洋、天空、沙漠、森林和险恶山区等。同时，随着火箭发射成本下降、卫星制造能力提升等发展，高频低轨道卫星星座的建设具备条件，从而使得高带宽、低时延、低成本的卫星网络链接优势得以进一步强化，催生更多样更高价值的卫星物联网应用。
目前，卫星物联网的主要价值体现在：一是实现对未覆盖区域设备的跟踪、控制与管理。施工场地的重型工程设备、远洋船舶、海上油井以及跨国集团的全球供应链管理等场景多数面临蜂窝网络难以覆盖的问题，相关设备的实时监控、管理对于保障设备安全生产、运营优化等具有重要意义，需要依赖卫星网络实现全球覆盖。二是作为蜂窝物联网的冗余系统。例如车队管理应用，目前多采用蜂窝网络连接，但车队运输过程中由于网络覆盖、天气变化、网络干扰等问题可能会出现蜂窝网络断连的问题。卫星物联网可以作为蜂窝物联网冗余，在蜂窝信号丢失时保证关键数据流的持续传递。
- 远洋航运
由于传统地面基站无法在海上铺设，远洋航运的网络通信需要通过卫星连接的方式满足。卫星物联网的部署不受海洋上地理空间尺度大、海洋环境复杂、气候变化显著等影响，在远洋联网通信上具备较大优势。卫星物联网主要通过船载卫星设备终端实现海上船只与地面通信网络的互联互通，满足必要数据交换、环境监测、应急救援、海上娱乐等应用需求。同时，卫星物联网搭配定位导航设备，能够实现对无人水面艇、潜航艇、潜水艇等的远程控制。未来，在卫星物联网的支持下，智能船舶、智慧港口、海外护航等的发展有望进一步提速。
- 航空航天
航天航空的网络通信长期以来是地面基站难以解决的需求。目前，部分航空航天网络采取地对空基站覆盖直接传送（Air To Ground，ATG）的解决方案，而ATG形式的空中联网对基站建设存在较高依赖性，需沿飞行航线或特定空域建设地面基站，从而达到高空通信网络覆盖的效果，但在飞经无基站覆盖的海上或偏僻地区时，联网需求将无法实现。卫星物联网能够满足航空航天对于全地域稳定网络服务的要求。
根据民航局数据，截至2021年底，共842架飞机具备客舱无线网络服务能力，仅占整体机架数的21%。随着卫星物联网技术的成熟度不断提高，以及商业推广进程加速，航空航天领域的卫星物联网市场规模有望持续增长。
- 资产管理
卫星物联网的快速发展可以有效应用于我国矿产开发、发电、油田生产等重要领域。相关业务场景及企业资产的分布较广，一般均在偏远地区（例如戈壁地区的油田、深山中的水电站等）。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，此时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。
例如，在露天矿产资源开发中，卫星互联网可以帮助开发者及时获取高空遥感成像、关键位置位移监控数据和矿山工程机械施工情况等信息，从而制定高效的开发方案，提升开发效率及安全性；我国在海外布局的油田、炼油厂等基础设施也能够通过卫星物联网的方式实现状态监测和远程管理，提升海外资产管理的效率。
- 农林业应用
众多农林牧渔场景都是规模化运作，面临着面积大、距离远等问题。农业场景对环境的要求较高，需要实时对温湿度、土壤成分等进行严格监测，但人力所能采集到的数据不仅在准确性上有待验证，同时还存在效率低、成本高等问题。同时，在畜牧业中，针对大量牲畜进行放牧的场景，可以借助卫星物联网防止牲畜走失。此外，野生动物保护、重要植被保护等，也可以应用卫星物联网大大提升保护效率、降低成本。卫星物联网已成为解决相关问题的新思路。
- 灾害预测
地质灾害发生前，会有若干抖动、山体位移等征兆，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。同时，监测点一般都比较偏远，且都是室外露天场所，非常适合采用卫星物联网技术。此外，城区很多危险品爆燃事故，也可以通过卫星物联网进行监测。可以在监测点设置有害气体传感器，及时连接上报异常。
低功耗卫星物联网逐渐起势
过去几年中，多家新创卫星公司宣布推出基于卫星的新型物联网通信系统，有望大大降低传统卫星系统的成本和能耗。这些卫星通信系统要么利用新的物联网空口协议，要么利用现有的LPWAN技术，如LoRa或NB-IoT，为全球各地的物联网设备和在轨卫星提供通信连接，可被视为低功耗广域网市场的一部分。近年来，多项低功耗卫星物联网产品/服务面市，满足客户低成本实现无处不在网络服务的需求。
Semtech于2022年4月宣布推出全新的LoRa EdgeTM LR1120芯片组，具备支持卫星S频段以及2.4GHz等多频段能力，使物联网应用可以直接借助卫星通信，在全球范围内帮助供应链管理和物流行业实现互联互通部署和低功耗地理定位。例如，众多客户对在海洋、沙漠等场景有定位需求，可以结合该产品，借助卫星通信实现。在Semtech公布的合作案例中，位于上海的座头鲸信息技术有限公司，将LoRa等最新物联网技术，与其在物联网智能硬件、定位导航和数据分析等领域的先进技术与经验相结合，为冷链产业全流程监控提供了端到端解决方案。
美国Skylo Technologies为全球物联网用户提供基于卫星的全球化NB-IoT网络泛在连接服务，主要应用于农业、交通、航海、应急等领域。Skylo公司基于卫星的NB-IoT网络服务是采用地球同步通信卫星连接Skylo部署在地球上的网关实现的。网络运行频段除了专门的同步卫星通信业务频段外，也运行在 3GPP 所定义的频段上。作为一个双向通信网络，除了网关将数据回传给卫星外，由于专有的天线技术，卫星无需额外设备也可将数据反馈至网关。2023年2月，公司与联发科合作，结合联发科的3GPP NTN标准调制解调器和自身的NTN服务，助力智能手机和物联网制造商开发具有内置卫星连接的新设备、传感器和可穿戴设备。目前，Skylo的NTN服务已使用联发科的3GPP NTN芯片组进行了广泛的压力测试。
卢森堡卫星物联网运营商OQ Technology打造卫星星座业务，能够支持在偏远和农村地区的IoT和M2M应用的实时数据处理。相关应用包括SCADA系统、资产跟踪、无人机控制和井口监测等。OQ Technology的双模式卫星蜂窝物联网调制解调器和跟踪器，可以从1000多个传感器收集数据，内置GPS，并支持5G NB-IoT、GSM、LTE-M和双向卫星链路。销售数据预付套餐是该公司的一大主营业务，相关套餐流量从千字节到兆字节不等。
卫星物联网通过与地面LPWAN更好地融合，将以其无处不在的覆盖补充地面网络的不足和断点。随着5G相关标准的演进以及6G标准研究的开展，空天地一体化网络融合成为演进和重点研究的方向之一。
《中国联通空天地一体化通信网络白皮书》指出，“空天地一体化通信网络是未来6G网络的重要发展趋势，目前正处于发展初期“。推动卫星物联网成熟落地、加快卫星物联网与5G网络融合发展，将成为建设空天地一体化信息网络的关键抓手。未来，卫星物联网与地面LPWAN的互补合作、融合发展，有望成为物联网服务的主力之一，将为更多客户在更广地域范围内提供优质低价连接服务。
我国卫星物联网有望创造万亿级产业价值
卫星物联网产业发展前景广阔，综合Omdia、ABI Research、麦肯锡等机构数据，全球卫星物联网连接数有望从2019年的265万增至2024年的2400万，年复合增长率高达55%；预计到2025年，卫星物联网产值可达5600亿美元至8500亿美元。
2020年，我国正式明确新基建的概念范围，其中信息基础设施部分主要包括“以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施建设”。首次纳入“新基建”范畴的卫星互联网建设已上升为国家战略性工程，成为我国空天地一体化信息系统建设的重要组成部分。
2021年以来，全国人大、国务院、国资委、工信部、科技部等进一步密集发布利好政策，推动卫星物联网产业发展。同时，各省市层面，也有多项扶持商业航天行业发展的规划陆续发布。这些政策正推动卫星物联网规模化应用及商业化服务，行业有望实现跨越式发展。
根据NSR预测，未来10年，我国或成为全球卫星物联网唯一有望实现产值年复合增长率超10%的市场，将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，创造万亿元级的产业价值。
低轨卫星通信蓄势待发
按照轨道高度，卫星主要分为低轨、中轨、高轨三类。其中低轨卫星主要指运行在低地球轨道（距离地面500-2000km，LEO）的卫星。对比高轨（地球静止轨道，GEO）卫星。
在通信应用中，低轨具有距离近、传输时延小、链路损耗低、发射灵活、应用场景丰富、整体制造成本低等优势。低轨卫星单个卫星的覆盖范围一般在几百公里到上千公里直径的面积，非常适合卫星物联网业务的发展。目前，低轨卫星通信网络在全球物联网通信和互联网接入、5G、太空军事能力应用等方面极具潜力，是商业航天技术和主要大国太空战略博弈的必争之地，已成为下一代空间信息基础设施建设的发展重点：
- 截至2023年5月初，SpaceX已发射4161颗星链卫星，该公司的目标是发射4.2万颗卫星，建立覆盖全球的天基通讯系统
- 英国通信公司Oneweb推出星座计划，初始星座将由648颗Ku波段卫星组成，第二、三阶段（2027年前）将发射2000颗V波段卫星
- 亚马逊计划构建Kuiper星座，将发射3236颗Ka波段卫星
- Facebook计划构建Facebook Athena Project星座，将发射77颗低轨卫星
- OQ Technology于2022年计划将其星座从三颗卫星增加到十颗，以接收更多的日常传输。2023年OQ Technology将发射更多的卫星，目标是接近实时覆盖
- 美国Omnispace希望成为第一家提供全球5G非地面网络的公司，该网络可从其LEO卫星直接连接到移动设备。2022年，Omnispace通过其Omnispace Spark计划完成了两颗卫星的发射
- 俄罗斯开展“球体”Sphere计划以对标美国Oneweb和Starlink，积极布局和发展自己的商业低轨星座
- 韩国三星公司提出打造除Starlink外数量最多的低轨卫星星座计划
低轨卫星通信网络建设具有紧迫性。国际卫星界遵循的是“卫星轨道和频谱先占先得”原则，后上去的卫星必须避让已在轨的。目前，低轨道卫星空间轨道和频谱资源日益紧张，赛迪顾问等机构数据显示，地球近地轨道最多可容纳大约6万颗卫星。目前，国外已经公布的低轨通信卫星方案中，卫星总数量已将近2.5万颗。
为保障经济社会和信息通信产业安全发展，我国必须加快低轨卫星通信网络建设步伐，确保在轨道与频谱战略资源的争夺中处于有利地位。
