作者：赵小飞
物联网智库 原创
卫星通信服务已成为当前业界一个热点，尤其是在华为、苹果等多家知名的手机厂商支持卫星通信的推动下，大众也对卫星通信也产生了浓厚的兴趣。近期，一些具有影响力的市场研究机构也纷纷发布了卫星通信相关研究报告，对卫星通信市场空间、未来发展路径等进行预测。其中，基于5G NTN(非地面通信)成为这些研究机构重点关注的领域，而物联网服务是NTN当前和未来典型的场景。
知名市场研究机构：超亿级连接规模、超千亿美元市场
近日，市场研究机构ABI Research发布了NTN报告，报告指出，到2030年，全球非地面网络移动连接数预计将达到1.75亿，全球卫星服务的年度市场规模将达到1246亿美元。在ABI Research看来，移动通信标准化组织3GPP对卫星通信的重视程度提升，对整个卫星通信行业影响深远，各家卫星通信运营商纷纷寻求卫星通信与地面蜂窝网络融合的市场机遇。
为了让5G提供无处不在的连接，3GPP加强了非陆地区域网络覆盖的研究。去年6月，3GPP R17版本标准冻结，其中一个备受关注的特性就是卫星通信。在这一版标准中，有两个工作组对NTN来进行标准化工作，一个是针对移动宽带的NTN标准，另一个是针对物联网用例的NTN标准，前一个采用5G NR框架来进行卫星通信，实现从地面到卫星的固定无线接入回传，并为智能手机直接提供低速率数据服务和语音服务;后一个侧重支持低复杂度eMTC和NB-IoT等LPWAN终端卫星接入，扩大很多场景的网络覆盖范围，如全球资产追踪。在此基础上，ABI Research预测从2024年到2031年的卫星通信年复合增长率为59%，其中基于5G NR的NTN卫星服务将于2026年推出，成为卫星通信增长的主要驱动力，推动NTN移动连接的增长。
另一份针对卫星通信市场的研究来自Juniper research，该机构报告显示，2024年至2030年，电信运营商将从基于3GPP的5G卫星网络中获得170亿美元的额外收入，而到2030年基于5G NTN的卫星通信连接数达到1.1亿。
卫星网络运营商拥有向太空发射下一代卫星硬件的能力，并负责网络的运营和管理。Juniper research建议电信运营商与卫星网络运营商应该建立较好的合作伙伴关系，这将让电信运营商能向其用户推出可盈利的卫星5G服务。该研究预测，5G卫星网络的首次商业发射将于2024年进行。建议运营商优先考虑与能够发射GSO(地球静止轨道)卫星的卫星网络运营商建立合作关系，因为这些卫星跟随地球自转，始终位于运营商服务的国家上方并能提供持续的连接服务。此外，运营商需要借助其与移动用户和企业之间预先存在的计费关系，作为在未来七年内5G卫星连接收入的商业平台。Juniper research预计，现有的计费关系能够帮助运营商把卫星服务整合到现有的地面网络中，从而迅速推动卫星网络连接的采用。随着6G发展的加速，运营商将越来越依赖卫星网络运营商提供服务，运营商在选择卫星网络运营商合作伙伴时，不仅要考虑5G卫星服务，还要考虑6G网络的前瞻性计划，包括网络覆盖和吞吐能力。
在市场前景驱动下，各国高度重视卫星通信的发展，纷纷出台支持政策。例如，近日韩国科学技术信息通信部公布“卫星通信振兴战略”，政府计划2025年至2030年投资4800亿韩元(约合25亿元人民币)用于新技术研发，以增强低轨道卫星通信产业的竞争力。韩国政府决定将“卫星通信领域”指定为主要出口产品产业，目标到2030年将该领域的出口收入从2022年的3.5亿美元提高到30亿美元以上。韩国官员甚至提出“将卫星通信创造为‘第二个CDMA神话’，进入先进国家行列”。
3GPP阵营广泛推进卫星通信的实现
上亿连接数、千亿美元的市场规模的卫星通信，3GPP阵营的通信产业链巨头们希望从中获取超额收益。在3GPP R17发布后，卫星通信快速成为关注焦点，移动通信产业链和卫星产业链的合作不断加速。根据ABI Research的跟踪数据，过去一年中，如苹果、华为、中兴、高通、摩托罗拉、联发科等通信行业代表与Globalstar、Inmarsat、Iridium(铱星公司)等卫星运营商加大战略合作伙伴关系，推进蜂窝通信和卫星通信的融合。同时，很多移动通信运营商也加入其中，希望通过与卫星运营商的合作扩大其网络覆盖范围。在海外，美国运营商T-Mobile与马斯克旗下的星链(Starlink)合作，提供卫星到移动通信连接的服务;AST SpaceMobile和Lynk Global与多家运营商建立战略联盟，包括沃达丰、乐天移动、AT&T、加拿大贝尔、MTN、法国电信、西班牙电信等。
在3GPP R17冻结后不久，爱立信、泰雷兹、高通三家海外巨头宣布启动5G太空项目，计划通过开发卫星网络，使智能手机用户无论身处何处，都能获得高速连接，该项目是测试如何利用近地轨道(LEO)卫星运行5G网络，以帮助极端地理位置和偏远地区的个人接入互联网。三方计划在4—5年内发射卫星，耗资可能达到80亿欧元，预计最终网速可以实现几十Mbps，速度介于4G和5G之间。
与星链相比，这一项目将依赖更大、更少的卫星来实现全球覆盖，最终可能需要600—800颗卫星。三家提到，该项目前期测试的目标是验证支持5G NTN所需的各种技术组件，包括5G智能手机、卫星有效载荷和地面5G网络部件。这项工作还希望验证5G NTN可以在智能手机组成元素中得到支持，从而使未来的5G智能手机与卫星电话融合。爱立信计划验证5G虚拟无线接入网技术，泰雷兹公司计划验证一种适合部署在低轨卫星上的5G卫星有效载荷，通过高通提供的智能手机，验证5G NTN可以被未来的5G智能手机访问。三者将使用地基设备来模拟在轨卫星和5G智能手机连接之间的传播速度和时延。
3GPP阵营的厂商来说，5G NTN作为3GPP支持的技术，将能够利用标准化产品和组件的大型生态系统，为技术供应商提供了在设备间快速扩展和兼容性的机会。
近期，华为、苹果两大巨头在手机上支持卫星通信的动作，让卫星通信在大众市场层面的认知得到进一步提升。华为Mate 60 Pro宣称是全球首款支持卫星通话的大众智能手机，而华为Mate 60 Pro+支持天通卫星电话及双向北斗卫星消息，成为全球首款搭载双星卫星通信的手机。苹果也同样将“卫星通信“作为新一代旗舰机型iPhone 15的创新亮点之一，宣称iPhone 15进一步优化了卫星通信功能，可以帮助用户发送卫星求救信息，连接到相应的道路救援上。
虽然华为、苹果智能手机所支持的卫星通信还不是基于3GPP所定义的5G NTN，但在这些拥有广泛用户群体的巨头推动下，卫星通信会实现快速普及，在未来基于R17的5G NTN商用后，也能形成快速应用，对3GPP阵营卫星通信技术的推广具有重要意义。
物联网是卫星通信的核心场景之一
正如前文所述，3GPP R17通过2个工作组定义卫星通信标准，除了为智能手机提供数据和语音服务的标准外，为物联网设备提供卫星接入是另一个核心标准。不论是ABI Research，还是Juniper research，均预测2030年5G NTN连接数超过1亿，而这超过1亿的连接中，物联网连接应该是占据大多数份额。
相对于支持手机宽带数据和语音的NR-NTN，支持物联网的IoT-NTN似乎更快实现了落地商用，从器件到测试再到应用场景，业界都开始形成初步成果。
在今年2月底的MWC期间，联发科展示了其MT6825 IoT-NTN芯片，该芯片是一个独立的SoC和RF解决方案，旨在作为现有智能手机设计的贴附式解决方案，使用常见的L&S波段卫星频率提供窄带卫星连接，可连接地球同步轨道(GEO)卫星，易于转换为3GPP NTN标准卫星网络使用，同时，MT6825允许设备自动接收来自卫星的信息，可提供无缝的卫星通信体验。
今年6月，高通推出两款支持专用于物联网的卫星通信功能的调制解调器芯片212S和 9205S，这两款产品是支持3GPP R17 IoT-NTN的专用芯片。其中，212S专为固定的物联网终端设计，适用于在偏远地区、位置固定的应用，如水表、燃气表、电表等基础设施设备的遥测数据采集，以及公用事业电网监测、火灾初期调查报告、陆地与海上采矿装置和环境管理等领域;9205S则专为移动的物联网终端设计，适用于需要为移动中的货物和资产提供始终在线、地面和卫星混合连接的工业应用，如越洋运输集装箱追踪、农业设备与畜禽追踪，以及面向供应链管理的全球车队与货运追踪等领域。此前，高通推出了针对物联网资产追踪的平台Qualcomm Aware，而本次212S和 9205S两款IoT-NTN芯片也集成了Qualcomm Aware平台，在偏远地区提供实时资产追踪和终端管理功能。
紫光展锐也推出了首颗卫星通信SoC芯片V8821，该产品符合3GPP R17 IoT-NTN标准，通过L频段海事卫星和S频段天通卫星，提供数据传输、文字消息、通话和位置共享等功能，同时可扩展支持接入其他高轨卫星系统，广泛适用于海洋、城市边缘、边远山地等蜂窝网络难以覆盖地区的通信需求。在过去一年时间里，紫光展锐联合产业链合作伙伴已完成多次上星验证。
IoT-NTN还未投入规模商用，但多个卫星通信融入低功耗广域物联网的需求场景已比较明确，在农业、海运和物流部门以及资产跟踪等领域大有作为。当然，IoT-NTN还存在多个技术复杂性和挑战，例如路径损耗、多普勒偏移、安全性、互操作性、成本等，这也是未来产业界创新的方向。
