卫星对于物联网来说是一个非常好的选择

ALAMY

来源：IEEE电气电子工程师

对许多人来说，“物联网”一词可能会让人想起智能城市的努力，比如配备交通摄像头和空气质量传感器的路灯，或者在自己家里连接设备。一个很自然的问题是，为什么你从没想使用卫星连接任何这些设备？答案是不需要。这是一些没有意义的尝试。

但基于卫星的物联网网络产业仍在发展。虽然在许多方面，它就像卫星宽带本身，对于没有其他连接选项的人来说，是最后的手段，但物联网网络和卫星在某些方面更适合彼此。例如，弗劳恩霍夫集成电路研究所（Fraunhofer Institute for Integrated Circuits）最近宣布，其地面物联网技术mioty（大规模物联网）可以方便地被卫星使用。初创企业Swarm在其构建物联网特定星座的计划中取得了足够的成功，该星座刚刚被SpaceX收购。

但在我们讨论为什么人们对基于卫星的物联网如此感兴趣之前，有一点非常重要，值得重申：当你手边有Wi-Fi时，不要试图让轨道物联网连接起作用。

Swarm的首席技术官Ben Longmier说：“我们甚至把这件事告诉了我们的潜在客户，虽然有时这样做我们会失去几个客户。” 弗劳恩霍夫集成电路研究所（Fraunhofer Institute for Integrated Circuits）系统设计组经理Florian Leschka表示：“只要你有地面基础设施，就使用它。”这个“它”，指的是什么呢？换句话说，Leschka和Longmier都指出，卫星非常适合物联网网络。

两种情况下，适合选用卫星进行网络连接。第一种情况可能更明显，如果地面基础设施在任何地方都是更好的选择，那么物联网的卫星连接非常适合在地面网络不存在或不可能存在的地方提供服务。例如，考虑货物集装箱在太平洋上运输的跟踪装置。没有5G网络；监视从中国运往加利福尼亚的集装箱的唯一方法是通过卫星。农业网络和环境健康监测网络也属于这一类。

第二种情况是适用于存在地面覆盖的情况，但必须跨越A点和B点之间的多个网络。这种情况最常发生在卡车运输等物流领域。例如，在几个欧洲国家之间行驶的卡车司机通常需要支付沿途多家运输公司的费用，以确保连续服务。

许多物联网网络属于Leschka所描述的“智能计量”范畴。这些网络上的设备定期传输小块数据，如状态更新、测量等。

虽然这些设备可以通过蜂窝网络或Wi-Fi完美传输，但也有一些专门针对物联网网络的无线标准。更重要的是，这些标准在设计时考虑了地面网络，但实际上可以很好地转化为基于卫星的网络。

例如，Swarm在其卫星星座中使用远距离无线电（LoRat）通信技术。Fraunhofer工程师最近还演示的mioty可以在LEO（低轨道）卫星之间进行传输，重要的是展示了物联网技术甚至不需要对其进行调整，就能发挥作用。

这些物联网技术往往有一些共同点。它们的设计是低功耗的，因此物联网设备上的电池不会因为每次传输而耗尽。它们也往往是长期的，以减少部署大规模物联网项目所需的其他基础设施的数量。而且它们通常对干扰具有相当强的稳定性，因为如果有几十台、数百台甚至数千台设备在传输信息，信息就不能被彼此篡改。作为权衡，它们通常不支持高数据速率，这对于许多物联网网络的智能计量需求来说是一个公平的让步。

物联网低功耗、抗干扰正是卫星所需的品质。低功率传输不仅不会很快耗尽车载电源，而且从一开始就缓解了对更大、更笨重电力系统的需求。对远距离信号的需求应该毫不奇怪，即使是低地球轨道最低的卫星仍然离地160公里（100英里）。地球大气层的不同层（以及降雨等条件）会对远距离的信号造成严重破坏。

卫星的进步只会加速物联网技术进入轨道所带来的可能性。这些进步中最主要的是CubeSat革命，它正在缩小卫星结构并使其标准化。Longmier说：“当我们有4个人的时候，我们设计了所有的卫星，到发射时，我们大约有10个人。在我们开始之前的5年，这是不可能的。（Swarm成立于2016年）”

可能会有更多的进步来降低卫星物联网的进入壁垒。一种可能性是光通信。改用激光发射信号将使新的和现有的运营商不再需要获取昂贵的无线电频谱。“我认为获得频谱是运营空间通信业务最困难的部分，”Longmier表示，“如果我们一开始就知道这又多困难，我们可能会选择不同的商业计划。我对这些也不确定。”

就目前而言，即使进入太空也不足以完全克服某些障碍。但如果基于空间的物联网网络继续受到关注，它们也可能成为最终消除这些障碍的动力。

卫星物联网可以和地面物联网形成互补，在一些特殊情况下，比如海上、沙漠或地面基站建设困难的地方，使用卫星物联网确实是一种很好的选择。

目前国内外已经有不少公司在研究卫星物联网，或已经商业化。随着卫星物联网工程的不断增多，应用也会更加常见，人们可以期待一下未来更广阔的互联。

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