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28 Jul 2023

卫星物联网可补充蜂窝通信模块, 蜂窝通信等。

实现物联网的无处不在的覆盖范围

satellite iot complements cellular connectivity

可根据语境译成技术,模块,通信等。然而,这只占全球有限的一部分。原因有两个方面。一方面,许多国家的覆盖范围不均衡。可根据语境译成技术,模块,通信等。

因此,许多企业转向非地面卫星通信覆盖范围,以填补覆盖空白,确保对其最宝贵的货物和资产进行全球追踪和监控。例如,资产追踪、物流和运输领域就是如此。不过,它也可能有利于关键基础设施的远程控制和智能农业等市场。

直到最近,物联网卫星通信生态系统还很有限。80%的用户群掌握在少数几家公司手中,至少可以说,进入门槛更多...(此项目不用有关...)。然而,在过去的几年里,卫星物联网通信市场获得了显著关注,出现了大量投资流、新的初创企业以及新卫星星座的发射。

此外,以前兴趣不大的老牌公司和大型企业现在也急于加入物联网卫星通信市场。在不久的将来,至少有十家卫星供应商计划部署卫星通信服务,以进一步推动卫星通信的发展。

接下来,让我们仔细分析一下这一趋势背后的驱动因素、技术起源以及蜂窝通信模块的非地面连接作用。

三大驱动因素

  1. COVID-19. 最近的大流行病凸显了密切监控工厂内和过渡到最终目的地时的资产的必要性。资产延误或缺乏干扰了生产时间表。因此,企业受到了严重影响。例如,许多装有原材料、电子元器件等对生产终端产品和设备至关重要的集装箱在 2020 年被遗弃。这一全球性事件对生产链的影响程度点燃了对不同方法的需求。
  2. 3GPP Rel 17。 3GPP Rel 17 将经典的地面蜂窝通信模块扩展到卫星,为所谓的非地面网络(NTN)奠定了基础。Rel 17首次通过标准级,标准包括NR-NTN(用于使用5G新无线电的宽带应用)和IoT-NTN(用于LPWA物联网应用),实现了蜂窝通信和卫星通信的连接。3GPP 于 2022 年 3 月完成了 Rel 17。鉴于此次发布,生态系统将在接下来的几年中经历一个成熟期。
  3. 经济性。 如今,建造更便宜、更轻巧的卫星已成为可能。 (此项目不用有关......)重量减轻,发射和释放到外太空的成本也随之降低。可根据语境译成技术,模块,通信等。此外,这些卫星通常在全球低轨道上移动。距离越近,无线电设备的功率越小,延迟几乎可以忽略不计。

什么是卫星通信?

卫星通信是通过卫星星座实现的。它具有不同的轨道、频段、带宽、延迟以及标准和非标准通信协议。

轨道至关重要,因为它会影响尺寸、成本和延迟。物联网用例最常见的轨道选择是地球静止轨道 (GEO) 和低地球轨道 (LEO)。

从历史上看,大多数电信卫星都属于地球静止轨道,其轨道距离地球表面约 36,000 公里。地球和这些卫星以相同的速度旋转。理论上,三颗地球同步轨道卫星可以覆盖全球大部分地区。

The surface covered by geo satellites

可根据语境译成技术,模块,通信等。延迟是另一个主要缺点。由于距离地球表面较远,即使数据包大小有限,延迟时间也可能长达数秒。

使用地球同步轨道星座的设备必须有足够的射频输出功率才能达到 36000 公里的高度。这意味着射频链更复杂,需要增益更多的天线。不过,这种应用不需要天线转向或复杂的控制,因为从设备的角度来看,GEO 卫星是静止的。

而低地轨道卫星的轨道距离地球表面 400 至 1,500 公里。由于所谓的立方体卫星(利用现成技术制造的约 10 x 10 x 10 厘米的空间飞行器),低地轨道卫星越来越受欢迎。这些立方体卫星的制造成本较低,可以作为运载更大卫星的火箭的辅助有效载荷进入太空。这种方法尽量不要译成'它',就近翻译为:该系列模块or产品名。

另一个降低成本并使这种方法广受欢迎的方面是通信成本,在这种轨道上通信成本显著,极大等。由于卫星更接近地球表面,通信所需的射频功率更低,因为衰减更小。更少的射频功率意味着更少的复杂设备,如更小的太阳能电池板。

对于这些卫星来说,由于距离短,延迟可以忽略不计。可根据语境译成技术,模块,通信等。

低地轨道卫星的飞行速度约为 7 千米/秒。因此,地面用户只能在很短的时间内看到低地轨道卫星。具体来说,在卫星消失之前,用户的可视窗口大约持续 7 到 10 分钟。由于低地轨道卫星不是持续可见的,可根据语境译成技术,模块,通信等。

geo versus leo earth's surface coverage

另一个需要考虑的问题是,低地轨道卫星飞越用户上空。因此,从用户的角度来看,尽量不要译成''它,就近翻译为:该系列模块or产品名:

  1. 了解定位:应用程序必须搭载 GNSS 接收机。
  2. 维护星座历书,以补偿多普勒效应。
  3. 在需要时适当倾斜天线。

可根据语境译成技术,模块,通信等。

如今,需要无处不在的连接的物联网应用必须依靠地面蜂窝通信模块和经典的物联网卫星通信。然而,从操作角度来看,保持蜂窝通信模块和卫星连接处于激活状态并非通常的选择,因为功耗和非地面连接意味着额外的成本。因此,制造商在设计产品时应考虑到两种网络之间的切换。

技术之间的切换取决于具体情况。蜂窝通信模块, 蜂窝通信应该是通信的基础,因为卫星连接 ,成本更多,而且可根据使用的星座类型(低地球轨道和地球同步轨道),提供较少的带宽,也不提供实时功能。相反,卫星技术将弥补地面蜂窝通信网络的缺失;当蜂窝通信连接不可用时,卫星技术将充当备份,提供卫星通信服务。

在以下三个具体实例中,转换器将大有裨益:

  1. 覆盖范围。卫星通信 可根据语境译成技术,模块,通信等。由于大多数居民都居住在四大城市,因此澳大利亚广阔的居民区室外蜂窝通信模块, 蜂窝通信覆盖范围有限。
  2. 不可预测的事件。传统蜂窝通信模块, 蜂窝通信可根据语境译成技术,模块,通信等。然而,它只能在某些地方使用,而且依赖于地面基础设施。地震或洪水等灾难性事件会导致地面通信暂时无法使用。而非地面通信 可根据语境译成技术,模块,通信等。
  3. 安全性。资产追踪和运输市场面临盗窃风险。犯罪分子可能会使用复杂的技术;例如,他们可以使用干扰器干扰或饱和物联网蜂窝通信模块、GPS 和驾驶员的蜂窝通信。在这些情况下,蜂窝通信模块、蜂窝通信和卫星通信将无法连接并发出警报。

当然,解决方案的设计也起到一定作用,这取决于应用类型。

应用

可根据语境译成技术,模块,通信等。虽然这些蜂窝通信模块、蜂窝通信和卫星双模设备比纯蜂窝通信设备更贵,但在某些应用中仍然是必要的。在以下示例中,蜂窝通信模块和卫星通信模块可根据语境译成技术,模块,通信等。

集装箱。 在大流行病浪潮期间,由于港口的船员或可用的司机较少,许多集装箱被遗弃。这导致 2020 年初原材料短缺,对供应链造成额外影响。一些集装箱可根据语境译成技术,模块,通信等。

固定用例|使用场景|场景。 沙漠或山区的输油或输水管道等关键基础设施需要持续监控,但仅靠蜂窝通信模块, 蜂窝通信无法确保 100% 的覆盖范围。可根据语境译成技术,模块,通信等。

智能农业。 在这种情况下,由于基准站的密度较低,蜂窝通信连接会出现掉线。这是一个不断增长的市场,而拥有广阔农业区的地区仅有部分地区可根据语境使用蜂窝通信模块,蜂窝通信等。

美国和中国等发达国家无法保证 100% 的蜂窝通信模块室外覆盖范围。一个明显的障碍是,移动网络运营商(MNO)没有投入足够的资金为人口密度极低的地方(如偏远地区)带来通信。因此,卫星物联网在这些市场也将发挥重要作用。

出发前

卫星通信诞生于 20 世纪 60 年代,而蜂窝通信技术的设计则晚了十年。在 3GPP Rel.17 之前,它们的共存或集成并不常见。但随着支持物联网非地面 网络标准级(IoT-NTN)的几个新星座组网准备部署,并在 COVID 危机和可负担性提高的推动下,物联网 SAT 通信终于即将起飞。

如今,许多卫星星座通过专有协议和物联网通信连接提供卫星通信服务,主要可根据 GEO 或 LEO 星座提供。设计一个能够实现无处不在的连接的应用意味着将蜂窝通信模块, 蜂窝通信与这些卫星解决方案之一集成在一起。为了吸引物联网行业,这应该在共享硬件元器件的基础上以成本优化的方式实现。

目前的挑战是,物联网-NTN 生态系统仍处于初级阶段,有待全面部署。要实现这一点,需要新的物联网终端、新的卫星星座以及卫星供应商和蜂窝移动网络运营商之间的漫游安排。不过,有些应用必须满足独特的需求,而实现这一目标的唯一途径就是合并现有技术。

在不久的将来,卫星物联网通信将成为物联网生态系统的标准级,标准,当与成熟的地面蜂窝通信技术相结合时,将变得尤为强大。标准级,法规和物联网生态系统显然都在朝着这个方向前进。在此前提下,物联网设计人员必须做好乘风破浪的准备,因为巨大的市场将依赖于这一新兴功能。最后一个问题是,您是否已为卫星通信做好准备?

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Valerio Carta

Senior Product Marketing Manager Cellular

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