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    連接下一個十億:5G 和衛(wèi)星

    2023年06月05日 18:28:54   來源:千家網(wǎng)

      由于與前幾代地面網(wǎng)絡(luò)相比具有多項優(yōu)勢,5G 將徹底改變物聯(lián)網(wǎng)。 憑借超高速(快 10 倍)和低延遲,5G 允許設(shè)備幾乎即時地收集和傳輸數(shù)據(jù),非常適合任務(wù)關(guān)鍵型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。 5G 增加的容量和改進的可靠性還允許更多的設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng),為更高級的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用鋪平道路。

      此外,5G 的網(wǎng)絡(luò)切片允許創(chuàng)建可針對特定物聯(lián)網(wǎng)用例進行優(yōu)化的虛擬化網(wǎng)段,從而提高物聯(lián)網(wǎng)部署的性能和效率。 但 5G 的主要設(shè)計目的是提高人口密度高的城市地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率。

      到目前為止,全球只有8%的表面被5G覆蓋,而地面網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率更普遍為15%。讓我們來探討一下衛(wèi)星在5G未來中越來越重要的作用,以及這種未來與現(xiàn)實的距離有多近。

      衛(wèi)星補充5G網(wǎng)絡(luò)

      最終,衛(wèi)星可以通過三種主要方式來補充5G網(wǎng)絡(luò):

      1.擴大覆蓋范圍,包括農(nóng)村和偏遠地區(qū)

      2.創(chuàng)建冗余

      3.額外的回程

      雖然連通性不僅僅是覆蓋范圍,但將衛(wèi)星納入5G網(wǎng)絡(luò)提供了完全覆蓋全球的主要好處。與依賴基礎(chǔ)設(shè)施的傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)和光纖連接不同,衛(wèi)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(wèi)星納入 5G 網(wǎng)絡(luò)可提供完整的全球覆蓋的主要好處。”

      此外,低地球軌道 (LEO) 衛(wèi)星可以提供高速、低延遲的連接。 由于 LEO 衛(wèi)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,類似于通過地面網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)的延遲。

      因此,可以使用衛(wèi)星連接來管理時間敏感的應(yīng)用程序,例如遠程手術(shù)或自動駕駛汽車,這些應(yīng)用程序的延遲可能會產(chǎn)生嚴重后果。 此外,增加的帶寬可以使 5G 網(wǎng)絡(luò)能夠處理不斷增長的數(shù)據(jù)流量和連接設(shè)備的數(shù)量。

      盡管這些好處已為人們所熟知,但即使到 2022 年,全球衛(wèi)星連接市場也只有 2% 與衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)收入相關(guān)。 那么,改變了什么? 簡而言之,與采用衛(wèi)星連接的兩個最常見障礙相關(guān)的因素——成本和復(fù)雜性——正在發(fā)生變化。

      具有成本效益的衛(wèi)星連接

      衛(wèi)星以前被認為是昂貴的最后選擇,但近年來衛(wèi)星通信行業(yè)取得了顯著的增長和創(chuàng)新。 將衛(wèi)星發(fā)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(wèi)星和立方體衛(wèi)星的發(fā)展促成了這一趨勢。 然而,由于納米衛(wèi)星體積小,覆蓋范圍較小,因此需要更多的納米衛(wèi)星才能實現(xiàn)全球覆蓋。 Swarm 的全球覆蓋范圍由 150 顆納米衛(wèi)星組成的星座提供支持,而銥星網(wǎng)絡(luò)則由 66 顆衛(wèi)星組成。

      衛(wèi)星通信行業(yè)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(wǎng)絡(luò)。 因此,其中一些運營商將無法提供實時數(shù)據(jù),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(wèi)星,并計劃將它們的總體星座數(shù)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(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù),甚至每天一次 ,這可能并不適合所有用例。 在這些情況下,企業(yè)需要清楚其項目所需的傳輸頻率,并謹慎選擇能夠支持該頻率的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。

      互操作性機遇與挑戰(zhàn)

      目前,許多衛(wèi)星運營商要求客戶使用專有設(shè)備訪問他們的網(wǎng)絡(luò)。 這意味著購買專為此目的設(shè)計的獨立衛(wèi)星收發(fā)器——但并不總是直接與現(xiàn)有系統(tǒng)集成。 有些設(shè)備將支持您選擇的消息傳遞協(xié)議; 在其他情況下,用戶將需要操縱他們的數(shù)據(jù),以便能夠通過衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)。

      一段時間以來,互操作性一直是通信行業(yè)的話題,但直到 2017 年,一個正式的工作組才建議將光纖和衛(wèi)星等非地面網(wǎng)絡(luò)集成到 5G 技術(shù)中。

      到 2023 年,直接面向設(shè)備的領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)有希望的發(fā)展,例如高通公司的新型 Snapdragon X75 芯片組利用了 Iridium 的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),無需額外的 sim 卡或硬件即可利用衛(wèi)星連接。

      然而,隨著無線連接選項數(shù)量的增加,物聯(lián)網(wǎng)部署連接的互操作性變得更加復(fù)雜。 僅舉幾例,5G NR(新無線電)、NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))和 LoRaWAN(遠程廣域網(wǎng))。

      由于必須在發(fā)射前將互操作能力內(nèi)置到衛(wèi)星中,從本質(zhì)上講,衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運營商需要選擇他們認為會長期存在的協(xié)議或/和標準。 畢竟,地面網(wǎng)絡(luò)像目前 2G 和 3G 那樣停止特定幾代服務(wù)的情況并不少見。

      此外,仍有一些挑戰(zhàn)和限制需要解決,尤其是需要克服的監(jiān)管問題,例如頻譜分配。

      未來:混合、無處不在的覆蓋

      地面和衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)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(wèi)星解決方案,其中 Kinéis 的 KIM 1 模塊已獲得德國電信的認證,可供后者的客戶使用。

      此外,許多衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(例如 RockREMOTE Rugged)可以同時利用蜂窩和衛(wèi)星連接。 在這兩種情況下,蜂窩和衛(wèi)星連接都需要單獨的 SIM 卡,設(shè)備將在可用時使用地面連接,當(dāng)?shù)孛娓采w不可用時切換到衛(wèi)星。

      此外,通過單一通信射頻 (RF) 芯片組提供地面和衛(wèi)星連接的新技術(shù)正在不斷涌現(xiàn)。 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(wǎng)絡(luò)解決方案的實現(xiàn)還需要數(shù)年時間,但更多成熟的衛(wèi)星運營商正在考慮建立合作伙伴關(guān)系以實現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化。 位于弗吉尼亞州麥克萊恩的 Iridium 公司執(zhí)行副總裁 Bryan Hartin 最近接受采訪時談到了高通合作伙伴關(guān)系的成功,并表示,“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(wèi)星

      歸根結(jié)底,可靠的連接是任何物聯(lián)網(wǎng)部署成功的關(guān)鍵,衛(wèi)星技術(shù)已經(jīng)被用于眾多應(yīng)用,包括精準農(nóng)業(yè)、物流和醫(yī)療保健。 在這一領(lǐng)域的持續(xù)投資和合作對于充分發(fā)揮基于衛(wèi)星的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的潛力至關(guān)重要。 在那之前,衛(wèi)星和 5G 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合仍然可以為企業(yè)和組織提供極大的靈活性,以實現(xiàn)空間的全部潛力。

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