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　　星网在天，物联于地卫星物联网的新纪元即将来临。“哒、哒、哒”，一阵清脆的脚步声从天而降，一位意气风发的年轻人走进了广袤无垠的沙漠。在这里，原本物联网的信号无法触及，他却依然通过卫星终端与外界保持着实时连接。没错，这正是卫星

　　近年来，随着“一箭多星”、火箭回收利用等关键技术的突破，极大地降低了发射成本，并增加了有效荷载，提升了卫星发射的整机经济效益。此外，随着现代移动通信和电子元器件等技术的飞速发展，卫星的设计研制也呈现出小型化的发展态势，促使卫星的研制成本大幅降低，生产周期大幅缩短。

　　发射成本和卫星制造门槛的日益降低，为更多的商业卫星应用探索创造了可能性。在此背景下，通信卫星系统悄然复苏， 并受到诸多互联网、通信、航天航空等巨头企业的青睐。

　　在已经冻结的3GPP R17标准中，引入了非地面网络（non-terrestrial network，NTN），将卫星通信网作为地面网络的必要补充。其中，除了提供用于卫星通线GNR NTN标准规范外，R17还提供了支持NB-IoT和eMTC等物联网技术与NTN融合的标准规范。

　　相比于NR-NTN，支撑物联网的IoT-NTN标准进展更快，IoT-NTN的商用成熟度也更高。

　　空天地一体网络也是6G核心方向之一，被ITU列为6G七大关键网络需求之一。卫星物联网是空天地一体网络的重要组成，通过利用卫星平台为物联网设备提供通信服务，能够弥补地面蜂窝网络在覆盖范围、灾难恢复、紧急通信等方面的不足，与地面蜂窝网络优势互补、深度融合，共同形成空天地一体的异构网络架构。

　　AIoT产业年会暨2024年智能产业前瞻洞察大典活动预热专栏「智联先知 一期一会」的第三期内容【卫星物联网的技术架构及其发展前景】。

　　本文将深入解析卫星物联网的技术架构、发展前景和面临的挑战，探讨通信企业在这一领域的布局，为大家全方位解读这个激动人心的新生事物，内容要点包括：什么是卫星物联网的概念、体系架构？为什么当前卫星物联网正处于高速发展期？往后的发展趋势将会如何？通信相关厂商围绕卫星物联网进行了哪些积极布局？卫星物联网仍然存在的技术难题有哪些？让我们携手，见证传统网络与天基网络的融合，共同描绘一个星网棋布、通信无界的崭新画卷。

　　通信网络和各种传感器，实现空天地一体化的人、物连接和信息交互，并通过对信息的分析和处理，实现对更大范围的物理世界的管理、控制和决策。

　　以卫星通信为信息传输的主要方式，按照空天地一体化信息网络的标准通信协议，利用卫星通信传感器和地面通信网络不便于连接的其它传感器等信息感知装置，获取物体信息，并通过多种网络接入技术，将物与物、人与物、人与人连接起来，进行信息交换与通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功能的一种互联互通操作的信息网络。

　　卫星物联网的地面段主要包括分布于地面或距离地表较近的信息采集设备及其他传感器、地面部署的数据传输网络以及地面数据处理站网。卫星物联网地面段的设备或传感器因各种原因需要通过卫星网络进行接入和数据传输。这些设备或传感器有空中飞行的民航客机、海上航行的舰船搭载的传感设备、海面上的浮标、野外战场中布设的环境传感器等。这些地面或地表附近的信息采集设备和传感器与空间段中的卫星传感器共同构成了卫星物联网的立体感知网络。

　　天空用户包括各类航天飞行器和临近空间飞行器中搭载的用户终端。航天飞行器在空中的正常运行和任务执行均需要卫星物联网提供功能支撑。空中用户主要包括各种航空飞行器，如民航客机、军用飞机、无人机等飞行器以及这些飞行器上搭载的乘客、设备等均需要通过卫星物联网获取通信服务。

　　地面用户是卫星物联网占比最大、数量最多的用户群体。第一类是不便于通过地面网络接入的用户，如位于荒漠、山区、丛林、野外的旅客、居民、士兵等。第二类是政府部门、行业用户等，如国土资源部门需要利用卫星物联网对国土资源进行周期性的测绘，气象部门需要利用卫星物联网对气候变化情况进行及时的监测。

　　海洋是卫星物联网应用的重要场景，地球约80%的面积都被海洋覆盖，而在海洋上的信息传输基本只能依靠卫星通信实现。各类舰船等海上运载工具搭载的设备和乘客均是卫星物联网的用户。海面上的浮标、海岛上的灯塔等也可通过卫星物联网实现信息的传输。

　　一个规模可观的卫星物联网市场正在加速崛起。在消费电子巨头苹果和华为的双重推动下，手机直连卫星业务得到重视，进入发展高速期。以消费需求为牵引，有望加大卫星通信技术的研发和探索，加快大规模低轨卫星互联网的建设，推动卫星物联网行业快速发展。

　　首款5G NTN卫星通信芯片V8821，单芯片平台上集成了基带、射频、电源管理、存储等通信设备常用功能。

　　此外，紫光展锐也表示，他们已经启动了6G基础研究、核心关键技术攻关和标准化工作。在推进IoT NTN技术创新和产品商用落地的同时，紫光展锐已针对旨在提供更高连接速率的NR-NTN和NR-ATG（地空通信）技术进行深入研究，进一步挖掘技术演进与应用的价值空间，以推动空天地一体化网络商业化进展。

　　移远通信宣布面向物联网行业应用推出了CC200A-LB卫星通信模组。这一产品主要针对那些蜂窝网络无法覆盖的偏远区域，为其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。

　　高通推出了高通®212S调制解调器和高通®9205S调制解调器两款支持卫星通信功能的调制解调器芯片。符合3GPP R17标准，支持地球同步轨道（GSO）卫星的卫星通信，能够在全球范围实现连接，并提供便捷的终端设置和定位功能，赋能需要独立非地面网络连接或NTN与地面网络混合连接的离网工业用例。

　　正在研发的SLM156S模组支持Cat-M/NB2及IoT-NTN通信，集成了UART、USB等多个工业标准接口和丰富网络协议，可为各类物联网终端提供覆盖全球的网络连接。

　　卫星物联网的发展仍需产业各方加强生态合作，从基础科学研究和技术创新验证到基础设施建设，再到包括卫星服务供应商、设备商、芯片公司、终端厂家等在通信技术、元器件、通信设备、通信网络等方面的投入与成果转化，均应在标准、技术、业务运营方面促进创新链和产业链的融合，推动万物互联的天地一体化立体网络构建。

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　　卫星物联网与地面蜂窝网络的协同和融合将主要从空口、频率、架构等三个方面进行。在空口方面，以5G通信技术为基础，充分考虑卫星传输和地面传输的差异性，形成统一融合的空口协议设计，满足地面通信与卫星通信的联合需求；在频率方面，进行星地频率融合和高效互补，提高两张网络的联合频谱利用效率；在架构方面，接入网、承载网、核心网的网元功能在卫星和地面之间进行柔性分割和智能重构，通过对星地资源统一调度和控制，实现网络全局优化和资源绿色集约。

　　卫星物联网与地面蜂窝网络融合通信的应用场景非常多。比如在物流配送领域，便捷而发达的物流网络，既是现代生产生活的重要组成，也是边远地区新农村建设的重要支撑。通过星地融合双模终端，在城镇区域进行地面蜂窝通信，在边远地区进行卫星物联网通信，实现运输车辆及货物状态的全球无缝回传和远程控制，助力物流后一公里建设。在电力输送领域，输电线路既分布在城镇农村，也分布山区、戈壁等边远地区。星地融合物联网终端，可通过地面网络和卫星物联网，实现电力线路参数的全域无缝常态化监控。

　　原文标题:一文看懂卫星物联网系统体系架构，发展态势及主要障碍｜智联先知 一期一会