本文來自微信公眾號“物聯(lián)網(wǎng)智庫”，作者/趙小飛。
衛(wèi)星通信服務(wù)已成為當前業(yè)界一個熱點，尤其是在華為、蘋果等多家知名的手機廠商支持衛(wèi)星通信的推動下，大眾也對衛(wèi)星通信也產(chǎn)生了濃厚的興趣。近期，一些具有影響力的市場研究機構(gòu)也紛紛發(fā)布了衛(wèi)星通信相關(guān)研究報告，對衛(wèi)星通信市場空間、未來發(fā)展路徑等進行預(yù)測。其中，基于5G NTN（非地面通信）成為這些研究機構(gòu)重點關(guān)注的領(lǐng)域，而物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)是NTN當前和未來典型的場景。
知名市場研究機構(gòu)：超億級連接規(guī)模、超千億美元市場
近日，市場研究機構(gòu)ABI Research發(fā)布了NTN報告，報告指出，到2030年，全球非地面網(wǎng)絡(luò)移動連接數(shù)預(yù)計將達到1.75億，全球衛(wèi)星服務(wù)的年度市場規(guī)模將達到1246億美元。在ABI Research看來，移動通信標準化組織3GPP對衛(wèi)星通信的重視程度提升，對整個衛(wèi)星通信行業(yè)影響深遠，各家衛(wèi)星通信運營商紛紛尋求衛(wèi)星通信與地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)融合的市場機遇。
為了讓5G提供無處不在的連接，3GPP加強了非陸地區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋的研究。去年6月，3GPP R17版本標準凍結(jié)，其中一個備受關(guān)注的特性就是衛(wèi)星通信。在這一版標準中，有兩個工作組對NTN來進行標準化工作，一個是針對移動寬帶的NTN標準，另一個是針對物聯(lián)網(wǎng)用例的NTN標準，前一個采用5G NR框架來進行衛(wèi)星通信，實現(xiàn)從地面到衛(wèi)星的固定無線接入回傳，并為智能手機直接提供低速率數(shù)據(jù)服務(wù)和語音服務(wù)；后一個側(cè)重支持低復(fù)雜度eMTC和NB-IoT等LPWAN終端衛(wèi)星接入，擴大很多場景的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，如全球資產(chǎn)追蹤。在此基礎(chǔ)上，ABI Research預(yù)測從2024年到2031年的衛(wèi)星通信年復(fù)合增長率為59%，其中基于5G NR的NTN衛(wèi)星服務(wù)將于2026年推出，成為衛(wèi)星通信增長的主要驅(qū)動力，推動NTN移動連接的增長。
另一份針對衛(wèi)星通信市場的研究來自Juniper research，該機構(gòu)報告顯示，2024年至2030年，電信運營商將從基于3GPP的5G衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中獲得170億美元的額外收入，而到2030年基于5G NTN的衛(wèi)星通信連接數(shù)達到1.1億。
衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運營商擁有向太空發(fā)射下一代衛(wèi)星硬件的能力，并負責網(wǎng)絡(luò)的運營和管理。Juniper research建議電信運營商與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運營商應(yīng)該建立較好的合作伙伴關(guān)系，這將讓電信運營商能向其用戶推出可盈利的衛(wèi)星5G服務(wù)。該研究預(yù)測，5G衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的首次商業(yè)發(fā)射將于2024年進行。建議運營商優(yōu)先考慮與能夠發(fā)射GSO（地球靜止軌道）衛(wèi)星的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運營商建立合作關(guān)系，因為這些衛(wèi)星跟隨地球自轉(zhuǎn)，始終位于運營商服務(wù)的國家上方并能提供持續(xù)的連接服務(wù)。此外，運營商需要借助其與移動用戶和企業(yè)之間預(yù)先存在的計費關(guān)系，作為在未來七年內(nèi)5G衛(wèi)星連接收入的商業(yè)平臺。Juniper research預(yù)計，現(xiàn)有的計費關(guān)系能夠幫助運營商把衛(wèi)星服務(wù)整合到現(xiàn)有的地面網(wǎng)絡(luò)中，從而迅速推動衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)連接的采用。隨著6G發(fā)展的加速，運營商將越來越依賴衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運營商提供服務(wù)，運營商在選擇衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運營商合作伙伴時，不僅要考慮5G衛(wèi)星服務(wù)，還要考慮6G網(wǎng)絡(luò)的前瞻性計劃，包括網(wǎng)絡(luò)覆蓋和吞吐能力。
在市場前景驅(qū)動下，各國高度重視衛(wèi)星通信的發(fā)展，紛紛出臺支持政策。例如，近日韓國科學(xué)技術(shù)信息通信部公布“衛(wèi)星通信振興戰(zhàn)略”，政府計劃2025年至2030年投資4800億韓元（約合25億元人民幣）用于新技術(shù)研發(fā)，以增強低軌道衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)的競爭力。韓國政府決定將“衛(wèi)星通信領(lǐng)域”指定為主要出口產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)，目標到2030年將該領(lǐng)域的出口收入從2022年的3.5億美元提高到30億美元以上。韓國官員甚至提出“將衛(wèi)星通信創(chuàng)造為‘第二個CDMA神話’，進入先進國家行列”。
3GPP陣營廣泛推進衛(wèi)星通信的實現(xiàn)
上億連接數(shù)、千億美元的市場規(guī)模的衛(wèi)星通信，3GPP陣營的通信產(chǎn)業(yè)鏈巨頭們希望從中獲取超額收益。在3GPP R17發(fā)布后，衛(wèi)星通信快速成為關(guān)注焦點，移動通信產(chǎn)業(yè)鏈和衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈的合作不斷加速。根據(jù)ABI Research的跟蹤數(shù)據(jù)，過去一年中，如蘋果、華為、中興、高通、摩托羅拉、聯(lián)發(fā)科等通信行業(yè)代表與Globalstar、Inmarsat、Iridium（銥星公司）等衛(wèi)星運營商加大戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，推進蜂窩通信和衛(wèi)星通信的融合。同時，很多移動通信運營商也加入其中，希望通過與衛(wèi)星運營商的合作擴大其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。在海外，美國運營商T-Mobile與馬斯克旗下的星鏈（Starlink）合作，提供衛(wèi)星到移動通信連接的服務(wù)；AST SpaceMobile和Lynk Global與多家運營商建立戰(zhàn)略聯(lián)盟，包括沃達豐、樂天移動、AT&T、加拿大貝爾、MTN、法國電信、西班牙電信等。
在3GPP R17凍結(jié)后不久，愛立信、泰雷茲、高通三家海外巨頭宣布啟動5G太空項目，計劃通過開發(fā)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，使智能手機用戶無論身處何處，都能獲得高速連接，該項目是測試如何利用近地軌道（LEO）衛(wèi)星運行5G網(wǎng)絡(luò)，以幫助極端地理位置和偏遠地區(qū)的個人接入互聯(lián)網(wǎng)。三方計劃在4—5年內(nèi)發(fā)射衛(wèi)星，耗資可能達到80億歐元，預(yù)計最終網(wǎng)速可以實現(xiàn)幾十Mbps，速度介于4G和5G之間。
與星鏈相比，這一項目將依賴更大、更少的衛(wèi)星來實現(xiàn)全球覆蓋，最終可能需要600—800顆衛(wèi)星。三家提到，該項目前期測試的目標是驗證支持5G NTN所需的各種技術(shù)組件，包括5G智能手機、衛(wèi)星有效載荷和地面5G網(wǎng)絡(luò)部件。這項工作還希望驗證5G NTN可以在智能手機組成元素中得到支持，從而使未來的5G智能手機與衛(wèi)星電話融合。愛立信計劃驗證5G虛擬無線接入網(wǎng)技術(shù)，泰雷茲公司計劃驗證一種適合部署在低軌衛(wèi)星上的5G衛(wèi)星有效載荷，通過高通提供的智能手機，驗證5G NTN可以被未來的5G智能手機訪問。三者將使用地基設(shè)備來模擬在軌衛(wèi)星和5G智能手機連接之間的傳播速度和時延。
3GPP陣營的廠商來說，5G NTN作為3GPP支持的技術(shù)，將能夠利用標準化產(chǎn)品和組件的大型生態(tài)系統(tǒng)，為技術(shù)供應(yīng)商提供了在設(shè)備間快速擴展和兼容性的機會。
近期，華為、蘋果兩大巨頭在手機上支持衛(wèi)星通信的動作，讓衛(wèi)星通信在大眾市場層面的認知得到進一步提升。華為Mate 60 Pro宣稱是全球首款支持衛(wèi)星通話的大眾智能手機，而華為Mate 60 Pro+支持天通衛(wèi)星電話及雙向北斗衛(wèi)星消息，成為全球首款搭載雙星衛(wèi)星通信的手機。蘋果也同樣將“衛(wèi)星通信“作為新一代旗艦機型iPhone 15的創(chuàng)新亮點之一，宣稱iPhone 15進一步優(yōu)化了衛(wèi)星通信功能，可以幫助用戶發(fā)送衛(wèi)星求救信息，連接到相應(yīng)的道路救援上。
雖然華為、蘋果智能手機所支持的衛(wèi)星通信還不是基于3GPP所定義的5G NTN，但在這些擁有廣泛用戶群體的巨頭推動下，衛(wèi)星通信會實現(xiàn)快速普及，在未來基于R17的5G NTN商用后，也能形成快速應(yīng)用，對3GPP陣營衛(wèi)星通信技術(shù)的推廣具有重要意義。
物聯(lián)網(wǎng)是衛(wèi)星通信的核心場景之一
正如前文所述，3GPP R17通過2個工作組定義衛(wèi)星通信標準，除了為智能手機提供數(shù)據(jù)和語音服務(wù)的標準外，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供衛(wèi)星接入是另一個核心標準。不論是ABI Research，還是Juniper research，均預(yù)測2030年5G NTN連接數(shù)超過1億，而這超過1億的連接中，物聯(lián)網(wǎng)連接應(yīng)該是占據(jù)大多數(shù)份額。
相對于支持手機寬帶數(shù)據(jù)和語音的NR-NTN，支持物聯(lián)網(wǎng)的IoT-NTN似乎更快實現(xiàn)了落地商用，從器件到測試再到應(yīng)用場景，業(yè)界都開始形成初步成果。
在今年2月底的MWC期間，聯(lián)發(fā)科展示了其MT6825 IoT-NTN芯片，該芯片是一個獨立的SoC和RF解決方案，旨在作為現(xiàn)有智能手機設(shè)計的貼附式解決方案，使用常見的L&S波段衛(wèi)星頻率提供窄帶衛(wèi)星連接，可連接地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星，易于轉(zhuǎn)換為3GPP NTN標準衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)使用，同時，MT6825允許設(shè)備自動接收來自衛(wèi)星的信息，可提供無縫的衛(wèi)星通信體驗。
今年6月，高通推出兩款支持專用于物聯(lián)網(wǎng)的衛(wèi)星通信功能的調(diào)制解調(diào)器芯片212S和9205S，這兩款產(chǎn)品是支持3GPP R17 IoT-NTN的專用芯片。其中，212S專為固定的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)計，適用于在偏遠地區(qū)、位置固定的應(yīng)用，如水表、燃氣表、電表等基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的遙測數(shù)據(jù)采集，以及公用事業(yè)電網(wǎng)監(jiān)測、火災(zāi)初期調(diào)查報告、陸地與海上采礦裝置和環(huán)境管理等領(lǐng)域；9205S則專為移動的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)計，適用于需要為移動中的貨物和資產(chǎn)提供始終在線、地面和衛(wèi)星混合連接的工業(yè)應(yīng)用，如越洋運輸集裝箱追蹤、農(nóng)業(yè)設(shè)備與畜禽追蹤，以及面向供應(yīng)鏈管理的全球車隊與貨運追蹤等領(lǐng)域。此前，高通推出了針對物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)追蹤的平臺Qualcomm Aware，而本次212S和9205S兩款I(lǐng)oT-NTN芯片也集成了Qualcomm Aware平臺，在偏遠地區(qū)提供實時資產(chǎn)追蹤和終端管理功能。
紫光展銳也推出了首顆衛(wèi)星通信SoC芯片V8821，該產(chǎn)品符合3GPP R17 IoT-NTN標準，通過L頻段海事衛(wèi)星和S頻段天通衛(wèi)星，提供數(shù)據(jù)傳輸、文字消息、通話和位置共享等功能，同時可擴展支持接入其他高軌衛(wèi)星系統(tǒng)，廣泛適用于海洋、城市邊緣、邊遠山地等蜂窩網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋地區(qū)的通信需求。在過去一年時間里，紫光展銳聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴已完成多次上星驗證。
IoT-NTN還未投入規(guī)模商用，但多個衛(wèi)星通信融入低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)的需求場景已比較明確，在農(nóng)業(yè)、海運和物流部門以及資產(chǎn)跟蹤等領(lǐng)域大有作為。當然，IoT-NTN還存在多個技術(shù)復(fù)雜性和挑戰(zhàn)，例如路徑損耗、多普勒偏移、安全性、互操作性、成本等，這也是未來產(chǎn)業(yè)界創(chuàng)新的方向。
