衛星通信的IoT可行性

在陸續找到技術突破的通信技術和航天技術的推動下，全球衛星通信產業迎來的新的一輪熱潮。高中低軌的衛星全部參與到天地通信的環節中來，哪怕是民營航空企業開展的衛星發射活動也變得極其頻繁。正因如此，不少廠商都將目光投向了衛星IoT通信。

衛星通信直達室內

去年9月份，衛星通信公司Totum宣布其衛星直連IoT方案成功在室內運行，而這套方案并沒有像傳統衛星調制解調器一樣，用到高增益的定向天線，而是只需微型全向天線。至于地面設備的芯片，Totum選擇了Fabless公司Orca Systems開發的ORC3990，通過2.4GHz的ISM頻段，將Totum的LEO低軌衛星與室內的IoT設備完成聯通。

ORC3990 SoC/ Orca Systems

ORC3990基于格芯的22nm工藝，提供了完整的低功耗衛星通信SoC方案，整個芯片集成了低噪聲放大器、數字功率放大器、Totum衛星調制解調器、電源管理單元、雙核ArmCortex-M0+CPU、片上易失性和非易失性存儲器，還有安全等關鍵功能的模擬與數字外設。Orca對該芯片的功耗和電源管理相當有自信，稱足以支持設備持續運轉10數年以上。

但看到2.4GHz，有的人可能會有提出疑問：又一個2.4GHz網絡，該怎么保證不會干擾藍牙和Wi-Fi網絡呢？Totum表示，在其多普勒多通道擴頻技術（DMSS）的支持下，其通信不僅可以與其他ISM頻段信號共存，也不會對其它2.4GHz網絡產生干擾。

依照Totum的說法，他們為低功耗的IoT應用提供了連接和定位方案，可以滿足供應鏈、物流、農業、交通運輸、能源和工業市場中的大規模位置追蹤和監控應用，完成全球范圍包括室內的覆蓋，開啟200億美元以上的衛星通信市場。這個野心可能有些夸大，但隨著越來越多的衛星廠商紛紛入局衛星通信，這個市場的體量確實是相當可觀的，要不然Totum的OEM、方案商和經銷商客戶也不會提前下單200萬臺設備。

話雖如此，要想切入這個市場，首先就要提供靠譜的通信質量，比如優秀的網絡速度、延時和帶寬等，否則難以與已經開始全面發力室內的5G相比，更不用說這類公司的支出遠高于其他物聯網芯片/模組公司。Totum的計劃是在今年發射20多顆低軌衛星，而ORC3990的成本也在4美元左右，無論是基建成本還是芯片擁有成本都將成為衛星IoT通信大規模商用的障礙。

5G與衛星通信的結合

不知大家是否還記得數年前被索尼收購的一家半導體公司，Altair，當然了這家公司如今已經更名為索尼半導體以色列分公司，主要負責基IoT相關的芯片開發，近來也開發了支持5G的CAT-M&NB-IoT芯片。日前，美國衛星通信公司Ligado宣布與索尼半導體以色列分公司達成合作，交由后者來開發Ligado的IoT 5G移動衛星網絡芯片組。

ALT1250 NB-IoT芯片 / 索尼半導體

衛星通信可以用來與5G互補，解決覆蓋率問題和地面基建無法突破的用例挑戰。正因如此，5G標準也將非地表網絡（NTN）作為5G通信系統中的一部分，其中一大通信方式正是衛星5G通信。

5G通信中確定的非地表網絡通信波段 / 3GPP

Ligado選用的是衛星移動通信業務的L波段，具體為3GPP在Rel.17中非地表網絡中規定的255頻段。索尼半導體以色列分公司將在其原有5G IoT芯片的基礎上加入衛星通信能力，讓主流設備使用較低的芯片成本就能同時支持地面與衛星通信。

不過要想做到一定的覆蓋度，哪怕僅僅只是覆蓋Ligado宣稱的的美國區域，單靠Ligado目前僅有的SkyTerra 1這一顆衛星似乎有些難當大任吧？其實不然，與上文Totum的低軌衛星不同，SkyTerra 1作為一顆GEO高軌衛星，若想覆蓋大面積區域或者全球范圍的話，所需的衛星數量確實不多，但也正因如此，這類衛星通信很難用于對時延要求高的即時應用中。

因此，在使用場景上，Ligado選擇了廣域車輛診斷、環境監測、智能表計和關鍵信息傳遞等適合小型模塊或設備的應用，考慮到索尼半導體以色列的產品主打的就是超低功耗，而且也在智能表計和車輛遠程信息管理上有所建樹，與Ligado的定位可謂是一拍即合了。

不過我們還是繞不開成本這一問題，雖說Ligado可能不需要發射更多的衛星來提高覆蓋范圍，但要想繼續擴展這一市場的話，單個衛星提供的帶寬明顯是不夠的，再算上運維的話，仍然是一筆不小的支出，而這套與鋪設更多的5G基站相比，真的能有成本上的優勢嗎？