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卫星物联网:工信部发文!卫星物联网商用试验正式启幕

11 月 26 日工信部商用试验通知的发布,精准聚焦行业发展核心诉求,以两年试验期为载体,打通卫星通信与低空经济、智慧农业、应急保障等场景的连接通道。

其全域覆盖特性将打破地面网络局限,为无人机调度、远洋通信、偏远地区数据传输提供稳定支撑,同时通过建立统一规范与安全体系,破解行业标准不一的痛点,为商业航天等新兴产业注入持续动能,开启 “星连万物” 的产业新生态。

核心定义:卫星物联网的官方界定与内涵

工信部在商用试验通知中对卫星物联网作出权威定义:卫星物联网业务是指通过卫星通信技术,为数据采集终端、穿戴设备、手持终端等各类设备,以及汽车、船舶、飞机等交通工具提供广域物联网连接的一种低速数据业务。这一界定明确了三大核心要素:技术载体为卫星通信系统,服务对象是各类物联网终端及移动载体,业务属性为低速广域数据传输。

从本质上看,卫星物联网是物联网技术与卫星通信技术的深度融合产物,通过天基星座构建覆盖全球的通信网络,破解地面网络在偏远地区、海洋、低空等区域的覆盖盲区问题,实现“万物互联”的全域延伸。中国信息通信研究院院长余晓晖指出,卫星物联网的核心价值在于填补地面通信无法触及的“空白地带”,构建无死角的物联网络。

边界厘清:两类核心区别的技术辨析

(一)与地面物联网的核心差异

地面物联网以蜂窝通信(4G/5G)、局域网(WiFi)等为通信载体,二者的差异集中体现在覆盖范围、部署成本和服务能力三方面。在覆盖范围上,地面物联网依赖基站等基础设施,仅能实现城市、交通干线等人口密集区域的覆盖,海洋、沙漠等区域覆盖率不足10%;卫星物联网通过高、中、低轨卫星星座协同,可实现全球90%以上区域的无缝覆盖。

部署成本方面,地面物联网在偏远地区的基站建设成本高达每公里50万元,且维护成本高昂;卫星物联网通过单星覆盖百万平方公里级区域的特性,显著降低了广域覆盖的单位成本。服务能力上,地面物联网适用于高带宽、低时延的近距离通信场景,而卫星物联网则聚焦低速、长待机的远距离数据传输,终端续航能力可达1-5年,满足物联网终端的低功耗需求。

(二)与卫星互联网的关键区别

二者常被混淆,但核心差异体现在服务定位与技术架构上。服务定位方面,卫星互联网以提供高速宽带通信服务为主,面向个人用户、企业专线等需求,峰值速率可达Gbps级,典型应用包括卫星宽带入户、航空互联网等;卫星物联网则以低速数据传输为核心,速率通常在kbps至Mbps级,聚焦“物与物”的连接,如环境监测、资产追踪等场景。

技术架构上,卫星互联网需构建大容量、低时延的高轨与低轨协同星座,星上处理能力较强;卫星物联网星座则以轻量化、低成本为特征,多采用低轨小卫星组网,星上设备以信号转发为主,核心数据处理依赖地面关口站。此外,卫星互联网终端多为高功耗的卫星天线,而卫星物联网终端则具备小型化、低功耗特性,成本可控制在百元级。

3GPP:卫星物联网的标准化基石

3GPP(第三代合作伙伴计划)为卫星物联网(SatIoT)提供核心技术标准,是其与地面网络融合的关键推手。

R15阶段首次将非地面网络(NTN)纳入研究;R17明确NB-IoT频段星地复用方案;R19推进星间链路标准化,R20聚焦5G-A与SatIoT协议融合。通过统一无线资源管理协议,实现SatIoT终端与地面基站无缝切换;定义时延补偿机制,解决星地链路时延差异问题,为“天地一体”网络提供技术保障。

数据来源:行行查| 行业研究数据库 www.hanghangcha.com

技术基石:卫星通信的核心支撑技术

卫星物联网的稳定运行依赖四大核心技术体系,这些技术既延续了卫星通信的成熟架构,又针对物联网特性进行了优化升级。

频段选择技术是基础,主流采用L、S及NB-IoT专属频段。L频段(1-2GHz)具备绕射能力强、雨衰影响小的优势,适用于海洋、沙漠等复杂环境;S频段(2-4GHz)则在传输速率与覆盖范围间取得平衡,是低轨卫星物联网的核心频段。3GPP在R17阶段已明确将NB-IoT频段纳入卫星通信规范,实现星地频段的协同复用。

多址接入技术决定了网络容量,卫星物联网主要采用FDMA(频分多址)与TDMA(时分多址)结合的方式。FDMA通过频段划分实现多终端并行通信,TDMA则通过时间切片提升频谱利用率,二者结合可支持单星同时接入数万至数十万终端。针对低功耗需求,卫星物联网还引入了随机接入技术,减少终端信令交互次数。

调制解调技术聚焦信号传输效率,采用QPSK、QAM等调制方式,并通过信道编码技术提升抗干扰能力。针对卫星通信链路时延大、信噪比低的问题,行业普遍采用LDPC(低密度奇偶校验码)编码方案,在同等带宽下可将误码率降低一个数量级。

星座组网与星间链路技术是实现全域覆盖的关键。低轨星座采用“分布式组网”架构,通过卫星间的波束切换实现连续覆盖;中高轨卫星则作为“区域核心节点”,提供广域覆盖补充。星间链路技术通过激光或微波通信,实现卫星间的数据直传,减少对地面关口站的依赖,3GPP R19阶段已将星间链路纳入标准化研究。

融合发展:与5G-A等地面网络的协同模式

卫星物联网与地面网络并非替代关系,而是通过“天地一体”协同构建无缝通信网络。3GPP自R15阶段起便启动了非地面网络(NTN)的标准化工作,明确了二者的协同架构与技术路径。

在协同架构上,采用“核心网互通+接入网协同”的双层模式。核心网层面,卫星物联网通过网关设备接入5G-A核心网,实现用户签约数据、会话管理的统一调度;接入网层面,地面基站与卫星星座共享无线资源管理协议,终端可根据位置自动切换通信链路。例如,在城市区域优先接入5G-A网络,进入偏远地区后无缝切换至卫星链路。

协同机制包括三个核心环节:一是资源调度协同,通过智能算法动态分配地面与卫星的频谱资源,在物联网终端密集区域提升地面网络带宽,在稀疏区域激活卫星覆盖;二是时延补偿协同,针对卫星链路时延(20-300ms)与地面网络时延(1-10ms)的差异,核心网通过缓存调度技术实现业务连续性;三是安全认证协同,采用统一的密钥管理体系,确保终端在跨链路切换时的身份认证安全。

典型协同场景体现在应急通信领域:当地震导致地面基站损毁时,救援终端自动切换至卫星物联网链路,实现救援人员定位、环境数据传输;当救援队伍进入城市核心区后,终端又可快速切换至5G-A网络,传输高清现场画面。这种协同模式已在多地应急演练中得到验证。

产业图谱:卫星物联网的生态与产业链结构

卫星物联网产业生态呈现“上中下游协同、政企研联动”的格局,产业链各环节分工明确且紧密关联。

上游为核心基础设施层,包括卫星制造、火箭发射、地面站建设三大领域。卫星制造以低轨小卫星为主,核心企业聚焦轻量化平台研发,单星重量从数百公斤降至50公斤以下,成本降低60%以上;火箭发射领域以商业运载火箭为主力,通过“一箭多星”技术将单位发射成本降至每公斤1万美元以下;地面站建设则呈现“集中式+分布式”布局,核心关口站负责数据处理,分布式接收站提升终端接入能力。

中游为网络运营与数据服务层,主体包括基础电信企业与商业航天运营商。基础电信企业依托核心网资源,提供卫星物联网与地面网络的融合运营服务;商业航天运营商则聚焦星座组网与终端接入服务,通过“星座运营+行业解决方案”的模式实现盈利。数据服务企业作为重要补充,提供数据脱敏、分析建模等增值服务。

下游为应用终端与场景解决方案层,覆盖终端研发与行业应用两大领域。终端企业聚焦低功耗、小型化产品研发,推出适用于不同场景的卫星物联网模块,价格已从早期的数千元降至百元级;场景解决方案企业则针对低空经济、海洋渔业等领域,提供“终端+通信+平台”的一体化服务,是推动商用化落地的核心力量。

未来趋势:技术与产业的发展方向

卫星物联网作为构建空天地一体化网络的核心支撑,其商用化进程的加速不仅将填补我国广域通信的覆盖空白,更将为新质生产力发展提供重要动能。随着技术的持续升级与产业生态的不断完善,卫星物联网必将在数字经济发展中占据愈发重要的地位。

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