利用卫星物联网到达无法到达的地方

在一些最难到达的地方捕获数据也就不足为奇了地球的角落是任何物联网玩家都乐意接受的挑战。
（来源：LoRa 联盟）

物联网 (IoT) 就是收集和读取数据，然后利用这些数据获得可以采取行动的有价值的见解。因此，物联网拥有巨大的潜力，企业可以使用连接性作为将小型加密消息转化为强大信息并做出正确决策的关键，从而大大提高工业流程、企业运营和员工效率。

由于移动宽带网络覆盖了世界上几乎所有城市地区，到 2020 年底，几乎 85% 的人口都可以使用 4G 网络 [1]，随时访问任何数据似乎已成定局。现实情况是，农村地区仍然存在差距。根据全球技术咨询公司 ABI Research 的数据，2019 年，地面蜂窝网络仅覆盖了地球总表面的 20%。这为尚未充分发挥其潜力的领域创造了相当大的连接扩展机会。由于在物流、海事、车队管理、能源或环境监测等行业中，有很大一部分大规模物联网用例需要全球覆盖，因此在地球上一些最难到达的角落捕获数据是一项挑战也就不足为奇了任何物联网玩家都会乐于接受。

补充地面网络的解决方案在于基于卫星的物联网服务，这些服务使用卫星进行回程。半个多世纪以来，卫星以不同的形状、大小和各种用途出现，但电子产品的小型化使制造商和解决方案提供商现在能够提供非常适合低带宽物联网的小型廉价卫星。这使得具有远程低功率通信能力的低成本传感器能够将物联网消息从偏远地区直接发送到卫星网关，从而绕过对昂贵的新固定电力基础设施的需求。

实现这一目标的一系列技术、标准和智能设备统称为低功耗广域网或 LPWAN。由于它们在过去十年中的迅速采用，连接设备的数量预计将从 2017 年的 1390 万台增长到 2023 年的 11.51 亿台 [2]。什么 LPWAN，特别是开放标准 LoRaWAN ^® 给系统环境带来的，是具有成本效益的灵活性。 LoRaWAN 使用未经许可的射频频谱，可满足需要长距离、低比特率和低功耗的物联网应用，设备使用寿命长达 10 年。无法经济高效地联网的地方和事物现在触手可及。考虑到这一点，应用程序是无限的。

物联网卫星的兴起

长期以来，由于安装昂贵、卫星发射成本高、带宽低，卫星技术被追捧为最后的选择。但事情已经发生了变化。过去几年卫星有效载荷和发射成本的降低使快速增长的大规模卫星物联网生态系统成为可能。最近的研究揭示了一个充满希望的前景，到 2022 年，全球卫星市场预计将以每年 25% 的速度增长，达到 34 亿美元 [3]。 ABI Research 宣布，到 2024 年，将有 2400 万个物联网连接通过卫星进行。

随着卫星容量和地面段的经济性和技术进步，新技术的兴起和卫星网络能力的不断增强，使卫星回程成为全球范围内和许多不同应用中的一个有吸引力的提议。需要高吞吐量的数据网络。这是一件好事。任何偏远地区网络部署，无论是澳大利亚中部的养牛场、墨西哥的沸腾沙漠还是俄罗斯的乌拉尔山脉，不仅会带来重大的后勤和成本高昂的挑战，还涉及人员安全风险。危险环境可能对构建和维护基础设施的任何人构成威胁。卫星技术显着降低了这些风险。

除了对荒凉的地面和环境限制的漠视之外，卫星易于部署且安全，提供一致的服务可靠性，并且可以支持现有的蜂窝和非蜂窝技术。卫星和地面网络都具有相似的容量和设备功耗，并且有独特的漫游协作机会，保证无处不在的覆盖。

LoRaWAN 和卫星：改变成本收益等式

为了让卫星接收有价值的信息，它需要与传感器进行通信。这就是 LoRaWAN 进入等式的地方。尽管 LoRaWAN 物联网地面网络已在超过 165 个国家/地区大规模推出，但在偏远的未连接地区，卫星服务可能比私人拥有的 LoRaWAN 网络更有效，从而获得巨大的投资回报。 LoRaWAN 只需使用与卫星建立连接的小型低成本传感器，即可在各种具有挑战性的大型工业活动中获取大量数据，例如海洋工程、地震监测和灌溉性能。一个例子是水电站的智能远程流量监控。通过持续监控和实时远程数据，无需手动收集路上数据，从而节省时间和金钱，并大大降低员工安全风险。与定期人工收集数据相比，该方案减少了80%的路途时间。

前面提到的支持 LoRaWAN 的设备的低功耗允许电池使用长达 10 年而无需维修或需要人工干预来更换它们。这是如何运作的？对于远距离移动的货物集装箱，其中大部分完全在任何连接范围之外，现有的解决方案将涉及诸如 GPS 之类的耗电协议。由于与卫星连接，船舶及其集装箱始终与网络保持联系，并可以实时报告数据。由于支持 LoRaWAN 的设备仅在需要时才处于活动状态，因此可以以特定的时间间隔发送数据包。因此设备不需要定期充电。这是一种非常节省成本的技术，因为在典型的集装箱每次旅行后为跟踪器充电的成本远远超过跟踪设备或连接费用本身的成本。

尽管在缩小全球连通性差距方面取得了很大进展，但仍有工作要做，以让数百万仍然没有连通性的人和企业获得接入。可以肯定的是，卫星技术将改变整个行业的游戏规则，彻底改变企业访问和使用资产数据的方式，无论资产部署在哪里，固定的还是移动的。许多应用程序现在已经可用，并将在未来几年继续构建，让我们更接近一个可持续发展的星球，在这个星球上，当地经济和社区通过向郊区、农村和偏远地区的可靠数据传输得到帮助。

真正实现全球物联网连接的答案是为明星达到更高的目标。

参考：

1. 国际电信联盟发展部门；衡量数字发展的事实和数据 ，2020 年。
2. 按解决方案（硬件：传感器、数据采集系统；软件和服务）、技术（有线和无线）、最终用户和地理位置划分的结构健康监测市场 - 到 2022 年的全球预测（可在此处获取摘要）。
3. 物联网分析。 LPWAN 市场报告 2018-2023。市场规模和前景。