連接下一個十億：5G 和衛星
2023.06.06
連接下一個十億：5G 和衛星
5G 的網絡切片允許創建可針對特定物聯網用例進行優化的虛擬化網段，從而提高物聯網部署的性能和效率。但5G 的主要設計目的是提高人口密度高的城市地區的網絡覆蓋率。
由於與前幾代地面網絡相比具有多項優勢，5G 將徹底改變物聯網。憑藉超高速(快10 倍)和低延遲，5G 允許設備幾乎即時地收集和傳輸數據，非常適合任務關鍵型物聯網應用。5G 增加的容量和改進的可靠性還允許更多的設備連接到互聯網，為更高級的物聯網應用鋪平道路。
此外，5G 的網絡切片允許創建可針對特定物聯網用例進行優化的虛擬化網段，從而提高物聯網部署的性能和效率。但5G 的主要設計目的是提高人口密度高的城市地區的網絡覆蓋率。
到目前為止，全球只有8%的表面被5G覆蓋，而地面網絡的覆蓋率更普遍為15%。讓我們來探討一下衛星在5G未來中越來越重要的作用，以及這種未來與現實的距離有多近。
由於與前幾代地面網絡相比具有多項優勢，5G 將徹底改變物聯網。憑藉超高速(快10 倍)和低延遲，5G 允許設備幾乎即時地收集和傳輸數據，非常適合任務關鍵型物聯網應用。5G 增加的容量和改進的可靠性還允許更多的設備連接到互聯網，為更高級的物聯網應用鋪平道路。
此外，5G 的網絡切片允許創建可針對特定物聯網用例進行優化的虛擬化網段，從而提高物聯網部署的性能和效率。但5G 的主要設計目的是提高人口密度高的城市地區的網絡覆蓋率。
到目前為止，全球只有8%的表面被5G覆蓋，而地面網絡的覆蓋率更普遍為15%。讓我們來探討一下衛星在5G未來中越來越重要的作用，以及這種未來與現實的距離有多近。
衛星補充5G網絡
最終，衛星可以通過三種主要方式來補充5G網絡:
1.擴大覆蓋範圍，包括農村和偏遠地區
2.創建冗餘
3.額外的回程
雖然連通性不僅僅是覆蓋範圍，但將衛星納入5G網絡提供了完全覆蓋全球的主要好處。與依賴基礎設施的傳統移動網絡和光纖連接不同，衛星可以在地球上的任何地方提供連接。
“雖然連接不僅僅是覆蓋，但將衛星納入5G 網絡可提供完整的全球覆蓋的主要好處。”
此外，低地球軌道(LEO) 衛星可以提供高速、低延遲的連接。由於LEO 衛星距離地球表面160-2,000 公里(99-1243 英里)，它們可以提供低至20 毫秒的延遲，類似於通過地面網絡可實現的延遲。
因此，可以使用衛星連接來管理時間敏感的應用程序，例如遠程手術或自動駕駛汽車，這些應用程序的延遲可能會產生嚴重後果。此外，增加的帶寬可以使5G 網絡能夠處理不斷增長的數據流量和連接設備的數量。
儘管這些好處已為人們所熟知，但即使到2022 年，全球衛星連接市場也只有2% 與衛星物聯網收入相關。那麼，改變了什麼? 簡而言之，與採用衛星連接的兩個最常見障礙相關的因素——成本和復雜性——正在發生變化。
最終，衛星可以通過三種主要方式來補充5G網絡:
1.擴大覆蓋範圍，包括農村和偏遠地區
2.創建冗餘
3.額外的回程
雖然連通性不僅僅是覆蓋範圍，但將衛星納入5G網絡提供了完全覆蓋全球的主要好處。與依賴基礎設施的傳統移動網絡和光纖連接不同，衛星可以在地球上的任何地方提供連接。
“雖然連接不僅僅是覆蓋，但將衛星納入5G 網絡可提供完整的全球覆蓋的主要好處。”
此外，低地球軌道(LEO) 衛星可以提供高速、低延遲的連接。由於LEO 衛星距離地球表面160-2,000 公里(99-1243 英里)，它們可以提供低至20 毫秒的延遲，類似於通過地面網絡可實現的延遲。
因此，可以使用衛星連接來管理時間敏感的應用程序，例如遠程手術或自動駕駛汽車，這些應用程序的延遲可能會產生嚴重後果。此外，增加的帶寬可以使5G 網絡能夠處理不斷增長的數據流量和連接設備的數量。
儘管這些好處已為人們所熟知，但即使到2022 年，全球衛星連接市場也只有2% 與衛星物聯網收入相關。那麼，改變了什麼? 簡而言之，與採用衛星連接的兩個最常見障礙相關的因素——成本和復雜性——正在發生變化。
具有成本效益的衛星連接
衛星以前被認為是昂貴的最後選擇，但近年來衛星通信行業取得了顯著的增長和創新。將衛星發射到近地軌道(LEO) 的成本已從1981 年的每公斤8.5 萬美元大幅下降到2020 年的每公斤1000 美元。
更小、更輕的納米衛星和立方體衛星的發展促成了這一趨勢。然而，由於納米衛星體積小，覆蓋範圍較小，因此需要更多的納米衛星才能實現全球覆蓋。Swarm 的全球覆蓋範圍由150 顆納米衛星組成的星座提供支持，而銥星網絡則由66 顆衛星組成。
衛星通信行業的競爭也越來越激烈，僅在過去幾年就有幾家新公司進入該市場。但許多人仍在啟動他們的nano 或CubeSat 網絡。因此，其中一些運營商將無法提供實時數據，或者在某些情況下無法提供真正的全球覆蓋。
例如，Astrocast 和Sateliot 分別在軌道上擁有18 顆和12 顆納米衛星，併計劃將它們的總體星座數量增加到1,000 顆和250 顆。簡單地說，其中一些運營商可能只能提供幾次物聯網數據，甚至每天一次，這可能並不適合所有用例。在這些情況下，企業需要清楚其項目所需的傳輸頻率，並謹慎選擇能夠支持該頻率的衛星網絡。
衛星以前被認為是昂貴的最後選擇，但近年來衛星通信行業取得了顯著的增長和創新。將衛星發射到近地軌道(LEO) 的成本已從1981 年的每公斤8.5 萬美元大幅下降到2020 年的每公斤1000 美元。
更小、更輕的納米衛星和立方體衛星的發展促成了這一趨勢。然而，由於納米衛星體積小，覆蓋範圍較小，因此需要更多的納米衛星才能實現全球覆蓋。Swarm 的全球覆蓋範圍由150 顆納米衛星組成的星座提供支持，而銥星網絡則由66 顆衛星組成。
衛星通信行業的競爭也越來越激烈，僅在過去幾年就有幾家新公司進入該市場。但許多人仍在啟動他們的nano 或CubeSat 網絡。因此，其中一些運營商將無法提供實時數據，或者在某些情況下無法提供真正的全球覆蓋。
例如，Astrocast 和Sateliot 分別在軌道上擁有18 顆和12 顆納米衛星，併計劃將它們的總體星座數量增加到1,000 顆和250 顆。簡單地說，其中一些運營商可能只能提供幾次物聯網數據，甚至每天一次，這可能並不適合所有用例。在這些情況下，企業需要清楚其項目所需的傳輸頻率，並謹慎選擇能夠支持該頻率的衛星網絡。
互操作性機遇與挑戰
目前，許多衛星運營商要求客戶使用專有設備訪問他們的網絡。這意味著購買專為此目的設計的獨立衛星收發器——但並不總是直接與現有系統集成。有些設備將支持您選擇的消息傳遞協議; 在其他情況下，用戶將需要操縱他們的數據，以便能夠通過衛星傳輸數據。
一段時間以來，互操作性一直是通信行業的話題，但直到2017 年，一個正式的工作組才建議將光纖和衛星等非地面網絡集成到5G 技術中。
到2023 年，直接面向設備的領域將出現有希望的發展，例如高通公司的新型Snapdragon X75 芯片組利用了Iridium 的衛星網絡，無需額外的sim 卡或硬件即可利用衛星連接。
然而，隨著無線連接選項數量的增加，物聯網部署連接的互操作性變得更加複雜。僅舉幾例，5G NR(新無線電)、NB-IoT(窄帶物聯網)和LoRaWAN(遠程廣域網)。
由於必須在發射前將互操作能力內置到衛星中，從本質上講，衛星網絡運營商需要選擇他們認為會長期存在的協議或/和標準。畢竟，地面網絡像目前2G 和3G 那樣停止特定幾代服務的情況並不少見。
此外，仍有一些挑戰和限制需要解決，尤其是需要克服的監管問題，例如頻譜分配。
目前，許多衛星運營商要求客戶使用專有設備訪問他們的網絡。這意味著購買專為此目的設計的獨立衛星收發器——但並不總是直接與現有系統集成。有些設備將支持您選擇的消息傳遞協議; 在其他情況下，用戶將需要操縱他們的數據，以便能夠通過衛星傳輸數據。
一段時間以來，互操作性一直是通信行業的話題，但直到2017 年，一個正式的工作組才建議將光纖和衛星等非地面網絡集成到5G 技術中。
到2023 年，直接面向設備的領域將出現有希望的發展，例如高通公司的新型Snapdragon X75 芯片組利用了Iridium 的衛星網絡，無需額外的sim 卡或硬件即可利用衛星連接。
然而，隨著無線連接選項數量的增加，物聯網部署連接的互操作性變得更加複雜。僅舉幾例，5G NR(新無線電)、NB-IoT(窄帶物聯網)和LoRaWAN(遠程廣域網)。
由於必須在發射前將互操作能力內置到衛星中，從本質上講，衛星網絡運營商需要選擇他們認為會長期存在的協議或/和標準。畢竟，地面網絡像目前2G 和3G 那樣停止特定幾代服務的情況並不少見。
此外，仍有一些挑戰和限制需要解決，尤其是需要克服的監管問題，例如頻譜分配。
未來：混合、無處不在的覆蓋
地面和衛星物聯網網絡運營商合作提供混合連接解決方案的趨勢越來越明顯。例如，Kinéis 和德國電信已合作提供混合蜂窩衛星解決方案，其中Kinéis 的KIM 1 模塊已獲得德國電信的認證，可供後者的客戶使用。
此外，許多衛星物聯網設備(例如RockREMOTE Rugged)可以同時利用蜂窩和衛星連接。在這兩種情況下，蜂窩和衛星連接都需要單獨的SIM 卡，設備將在可用時使用地面連接，當地面覆蓋不可用時切換到衛星。
此外，通過單一通信射頻(RF) 芯片組提供地面和衛星連接的新技術正在不斷湧現。LoRa Edge LR1120 就是一個例子，它支持Sub-GHz LoRa、SATCOM S 波段和2.4 GHz Lora。
雖然完全可互操作的網絡解決方案的實現還需要數年時間，但更多成熟的衛星運營商正在考慮建立合作夥伴關係以實現產品的多樣化。位於弗吉尼亞州麥克萊恩的Iridium 公司執行副總裁Bryan Hartin 最近接受采訪時談到了高通合作夥伴關係的成功，並表示，“可能會有一個NB-IoT 播放器，我們可以說好的，只是為了稍微分散我們的影響力，我們可以考慮投資其中的一兩個。”
地面和衛星物聯網網絡運營商合作提供混合連接解決方案的趨勢越來越明顯。例如，Kinéis 和德國電信已合作提供混合蜂窩衛星解決方案，其中Kinéis 的KIM 1 模塊已獲得德國電信的認證，可供後者的客戶使用。
此外，許多衛星物聯網設備(例如RockREMOTE Rugged)可以同時利用蜂窩和衛星連接。在這兩種情況下，蜂窩和衛星連接都需要單獨的SIM 卡，設備將在可用時使用地面連接，當地面覆蓋不可用時切換到衛星。
此外，通過單一通信射頻(RF) 芯片組提供地面和衛星連接的新技術正在不斷湧現。LoRa Edge LR1120 就是一個例子，它支持Sub-GHz LoRa、SATCOM S 波段和2.4 GHz Lora。
雖然完全可互操作的網絡解決方案的實現還需要數年時間，但更多成熟的衛星運營商正在考慮建立合作夥伴關係以實現產品的多樣化。位於弗吉尼亞州麥克萊恩的Iridium 公司執行副總裁Bryan Hartin 最近接受采訪時談到了高通合作夥伴關係的成功，並表示，“可能會有一個NB-IoT 播放器，我們可以說好的，只是為了稍微分散我們的影響力，我們可以考慮投資其中的一兩個。”
5G 和衛星
歸根結底，可靠的連接是任何物聯網部署成功的關鍵，衛星技術已經被用於眾多應用，包括精準農業、物流和醫療保健。在這一領域的持續投資和合作對於充分發揮基於衛星的物聯網網絡的潛力至關重要。在那之前，衛星和5G 網絡的結合仍然可以為企業和組織提供極大的靈活性，以實現空間的全部潛力。
歸根結底，可靠的連接是任何物聯網部署成功的關鍵，衛星技術已經被用於眾多應用，包括精準農業、物流和醫療保健。在這一領域的持續投資和合作對於充分發揮基於衛星的物聯網網絡的潛力至關重要。在那之前，衛星和5G 網絡的結合仍然可以為企業和組織提供極大的靈活性，以實現空間的全部潛力。