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卫星通信的IoT可行性

E4Life 来源:电子发烧友网 作者:周凯扬 2022-06-09 00:05 次阅读

在陆续找到威廉希尔官方网站 突破的通信威廉希尔官方网站 和航天威廉希尔官方网站 的推动下,全球卫星通信产业迎来的新的一轮热潮。高中低轨的卫星全部参与到天地通信的环节中来,哪怕是民营航空企业开展的卫星发射活动也变得极其频繁。正因如此,不少厂商都将目光投向了卫星IoT通信。

卫星通信直达室内

去年9月份,卫星通信公司Totum宣布其卫星直连IoT方案成功在室内运行,而这套方案并没有像传统卫星调制解调器一样,用到高增益的定向天线,而是只需微型全向天线。至于地面设备的芯片,Totum选择了Fabless公司Orca Systems开发的ORC3990,通过2.4GHz的ISM频段,将Totum的LEO低轨卫星与室内的IoT设备完成联通。

ORC3990 SoC/ Orca Systems


ORC3990基于格芯的22nm工艺,提供了完整的低功耗卫星通信SoC方案,整个芯片集成了低噪声放大器、数字功率放大器、Totum卫星调制解调器、电源管理单元、双核ArmCortex-M0+CPU、片上易失性和非易失性存储器,还有安全等关键功能的interwetten与威廉的赔率体系 与数字外设。Orca对该芯片的功耗和电源管理相当有自信,称足以支持设备持续运转10数年以上。

但看到2.4GHz,有的人可能会有提出疑问:又一个2.4GHz网络,该怎么保证不会干扰蓝牙Wi-Fi网络呢?Totum表示,在其多普勒多通道扩频威廉希尔官方网站 (DMSS)的支持下,其通信不仅可以与其他ISM频段信号共存,也不会对其它2.4GHz网络产生干扰。

依照Totum的说法,他们为低功耗的IoT应用提供了连接和定位方案,可以满足供应链、物流、农业、交通运输、能源和工业市场中的大规模位置追踪和监控应用,完成全球范围包括室内的覆盖,开启200亿美元以上的卫星通信市场。这个野心可能有些夸大,但随着越来越多的卫星厂商纷纷入局卫星通信,这个市场的体量确实是相当可观的,要不然Totum的OEM、方案商和经销商客户也不会提前下单200万台设备。

话虽如此,要想切入这个市场,首先就要提供靠谱的通信质量,比如优秀的网络速度、延时和带宽等,否则难以与已经开始全面发力室内的5G相比,更不用说这类公司的支出远高于其他物联网芯片/模组公司。Totum的计划是在今年发射20多颗低轨卫星,而ORC3990的成本也在4美元左右,无论是基建成本还是芯片拥有成本都将成为卫星IoT通信大规模商用的障碍。

5G与卫星通信的结合

不知大家是否还记得数年前被索尼收购的一家半导体公司,Altair,当然了这家公司如今已经更名为索尼半导体以色列分公司,主要负责基IoT相关的芯片开发,近来也开发了支持5G的CAT-M&NB-IoT芯片。日前,美国卫星通信公司Ligado宣布与索尼半导体以色列分公司达成合作,交由后者来开发Ligado的IoT 5G移动卫星网络芯片组。

ALT1250 NB-IoT芯片 / 索尼半导体


卫星通信可以用来与5G互补,解决覆盖率问题和地面基建无法突破的用例挑战。正因如此,5G标准也将非地表网络(NTN)作为5G通信系统中的一部分,其中一大通信方式正是卫星5G通信。

5G通信中确定的非地表网络通信波段 / 3GPP

Ligado选用的是卫星移动通信业务的L波段,具体为3GPP在Rel.17中非地表网络中规定的255频段。索尼半导体以色列分公司将在其原有5G IoT芯片的基础上加入卫星通信能力,让主流设备使用较低的芯片成本就能同时支持地面与卫星通信。

不过要想做到一定的覆盖度,哪怕仅仅只是覆盖Ligado宣称的的美国区域,单靠Ligado目前仅有的SkyTerra 1这一颗卫星似乎有些难当大任吧?其实不然,与上文Totum的低轨卫星不同,SkyTerra 1作为一颗GEO高轨卫星,若想覆盖大面积区域或者全球范围的话,所需的卫星数量确实不多,但也正因如此,这类卫星通信很难用于对时延要求高的即时应用中。

因此,在使用场景上,Ligado选择了广域车辆诊断、环境监测智能表计和关键信息传递等适合小型模块或设备的应用,考虑到索尼半导体以色列的产品主打的就是超低功耗,而且也在智能表计和车辆远程信息管理上有所建树,与Ligado的定位可谓是一拍即合了。

不过我们还是绕不开成本这一问题,虽说Ligado可能不需要发射更多的卫星来提高覆盖范围,但要想继续扩展这一市场的话,单个卫星提供的带宽明显是不够的,再算上运维的话,仍然是一笔不小的支出,而这套与铺设更多的5G基站相比,真的能有成本上的优势吗?

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