物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 就是收集和讀取數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)獲得可以采取行動(dòng)的有價(jià)值的見(jiàn)解。因此，物聯(lián)網(wǎng)為企業(yè)提供了巨大的潛力，可以將連接作為關(guān)鍵，將小型加密信息轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大的信息，并做出正確的決策，從而極大地提高工業(yè)流程、企業(yè)運(yùn)營(yíng)和工人效率。

由于移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋了世界上幾乎所有的城市地區(qū)，到 2020 年底，近 85% 的人口可以使用 4G 網(wǎng)絡(luò) [1]，隨時(shí)訪(fǎng)問(wèn)任何數(shù)據(jù)似乎已成定局?，F(xiàn)實(shí)情況是，農(nóng)村地區(qū)仍然存在差距。根據(jù)全球技術(shù)咨詢(xún)公司 ABI Research 的數(shù)據(jù)，2019 年，地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)僅覆蓋了地球總面積的 20%。這在尚未充分發(fā)揮潛力的領(lǐng)域創(chuàng)造了相當(dāng)大的連接擴(kuò)展機(jī)會(huì)。在物流、海事、船隊(duì)管理、能源或環(huán)境監(jiān)測(cè)等行業(yè)中，有相當(dāng)一部分大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)用例需要覆蓋全球，因此在地球上一些最難到達(dá)的角落捕獲數(shù)據(jù)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)也就不足為奇了任何物聯(lián)網(wǎng)玩家都會(huì)很樂(lè)意接受。

補(bǔ)充地面網(wǎng)絡(luò)的解決方案在于使用衛(wèi)星進(jìn)行回程的基于衛(wèi)星的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，盡管衛(wèi)星以不同的形狀和大小并用于各種目的，但電子設(shè)備的小型化使制造商和解決方案提供商現(xiàn)在能夠提供非常適合低帶寬物聯(lián)網(wǎng)的小型且廉價(jià)的衛(wèi)星。這使得具有遠(yuǎn)程低功耗通信能力的低成本傳感器能夠?qū)⑽锫?lián)網(wǎng)消息從偏遠(yuǎn)地區(qū)直接發(fā)送到衛(wèi)星網(wǎng)關(guān)，從而繞過(guò)對(duì)昂貴的新固定電源基礎(chǔ)設(shè)施的需求。

實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和智能設(shè)備系列統(tǒng)稱(chēng)為低功耗廣域網(wǎng)或 LPWAN。由于它們?cè)谶^(guò)去十年中的迅速采用，連接設(shè)備的數(shù)量預(yù)計(jì)將從 2017 年的 1390 萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)到 2023 年的 11.51 億臺(tái) [2]。LPWAN，特別是開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn) LoRaWAN ?給系統(tǒng)環(huán)境帶來(lái)的好處是具有成本效益的靈活性。LoRaWAN 使用未經(jīng)許可的無(wú)線(xiàn)電頻譜，可滿(mǎn)足需要長(zhǎng)距離、低比特率和低功耗的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)達(dá) 10 年。無(wú)法經(jīng)濟(jì)高效地聯(lián)網(wǎng)的地方和事物現(xiàn)在觸手可及?？紤]到這一點(diǎn)，應(yīng)用程序是無(wú)限的。

物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星的興起

長(zhǎng)期以來(lái)，由于安裝成本高、衛(wèi)星發(fā)射成本高、帶寬低，衛(wèi)星技術(shù)被視為不得已而為之的選擇。但事情發(fā)生了變化。在過(guò)去的幾年里，衛(wèi)星有效載荷和發(fā)射成本的降低使得一個(gè)快速增長(zhǎng)的大規(guī)模衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)成為可能。最近的研究揭示了一個(gè)充滿(mǎn)希望的前景，預(yù)計(jì)到 2022 年，全球衛(wèi)星市場(chǎng)將以每年 25% 的速度增長(zhǎng)，達(dá)到 34 億美元 [3]。ABI Research 宣布，到 2024 年，將有 2400 萬(wàn)個(gè)物聯(lián)網(wǎng)連接通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行。

伴隨著衛(wèi)星容量和地面段的經(jīng)濟(jì)性改善和技術(shù)進(jìn)步，新技術(shù)的興起和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)不斷增強(qiáng)的能力使衛(wèi)星回程成為一個(gè)在全球范圍內(nèi)和在許多不同應(yīng)用中具有吸引力的提議，需要高吞吐量的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。這是一件好事。任何偏遠(yuǎn)地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)部署，無(wú)論是澳大利亞中部的養(yǎng)牛場(chǎng)、墨西哥沸騰的沙漠還是俄羅斯烏拉爾山脈，不僅會(huì)帶來(lái)重大的后勤和成本高昂的挑戰(zhàn)，還涉及到人身安全風(fēng)險(xiǎn)。危險(xiǎn)環(huán)境可能對(duì)構(gòu)建和維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施的人構(gòu)成威脅。衛(wèi)星技術(shù)顯著降低了這些風(fēng)險(xiǎn)。

除了對(duì)荒涼土地和環(huán)境限制的漠不關(guān)心之外，衛(wèi)星易于部署且安全，提供一致的服務(wù)可靠性，并且可以支持現(xiàn)有的蜂窩和非蜂窩技術(shù)。衛(wèi)星和地面網(wǎng)絡(luò)都具有相似的容量和設(shè)備功耗，并且具有通過(guò)漫游進(jìn)行協(xié)作的獨(dú)特機(jī)會(huì)，從而保證了無(wú)處不在的覆蓋。

LoRaWAN 和衛(wèi)星：改變成本效益方程

衛(wèi)星要接收有價(jià)值的信息，就需要與傳感器進(jìn)行通信。這就是 LoRaWAN 進(jìn)入等式的地方。盡管 LoRaWAN 物聯(lián)網(wǎng)地面網(wǎng)絡(luò)已在超過(guò) 165 個(gè)國(guó)家/地區(qū)大規(guī)模推出，但在衛(wèi)星服務(wù)可能比私有 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)更有效的偏遠(yuǎn)未連接地區(qū)，投資可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。LoRaWAN 只需使用與衛(wèi)星建立連接的小型低成本傳感器，即可在海洋工程、地震監(jiān)測(cè)和灌溉性能等各種具有挑戰(zhàn)性的大規(guī)模工業(yè)活動(dòng)中獲取大量數(shù)據(jù)。一個(gè)例子是水電站的智能遠(yuǎn)程流量監(jiān)控。通過(guò)持續(xù)監(jiān)控和實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)，消除了手動(dòng)的路上數(shù)據(jù)收集，從而節(jié)省了時(shí)間和金錢(qián)，并大大降低了員工的安全風(fēng)險(xiǎn)。與定期手動(dòng)收集數(shù)據(jù)相比，該解決方案可減少 80% 的上路時(shí)間。

前面提到的啟用 LoRaWAN 的設(shè)備的低功耗允許電池持續(xù)使用長(zhǎng)達(dá) 10 年，無(wú)需維修或無(wú)需人工干預(yù)即可更換它們。這是如何運(yùn)作的？對(duì)于遠(yuǎn)距離移動(dòng)的貨物集裝箱，其中大部分完全超出任何連接范圍，現(xiàn)有解決方案將涉及諸如 GPS 等耗電協(xié)議。由于與衛(wèi)星的連接，船舶及其集裝箱始終與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，并可以實(shí)時(shí)報(bào)告數(shù)據(jù)。由于啟用 LoRaWAN 的設(shè)備僅在需要時(shí)才處于活動(dòng)狀態(tài)，因此可以以特定間隔發(fā)送數(shù)據(jù)包。因此，設(shè)備不需要定期充電。

盡管在縮小全球連通性差距方面取得了很大進(jìn)展，但仍有工作要做，以使數(shù)百萬(wàn)仍然沒(méi)有它生活的人和企業(yè)能夠獲得接入。可以肯定的是，衛(wèi)星技術(shù)將改變整個(gè)行業(yè)的游戲規(guī)則，徹底改變企業(yè)訪(fǎng)問(wèn)和使用資產(chǎn)數(shù)據(jù)的方式，無(wú)論資產(chǎn)部署在何處、固定或移動(dòng)。許多應(yīng)用程序現(xiàn)在已經(jīng)可用，并將在未來(lái)幾年繼續(xù)構(gòu)建，使我們更接近可持續(xù)發(fā)展的星球，通過(guò)可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇紖^(qū)、農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)，幫助當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社區(qū)。

真正實(shí)現(xiàn)全球物聯(lián)網(wǎng)連接的答案是讓明星們達(dá)到更高的水平。

審核編輯 黃昊宇