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5G 增加的容量和改進的可靠性還允許更多的設備連接到互聯(lián)網(wǎng)，為更高級的物聯(lián)網(wǎng)應用鋪平道路。
此外，5G 的網(wǎng)絡切片允許創(chuàng)建可針對特定物聯(lián)網(wǎng)用例進行優(yōu)化的虛擬化網(wǎng)段，從而提高物聯(lián)網(wǎng)部署的性能和效率。 但 5G 的主要設計目的是提高人口密度高的城市地區(qū)的網(wǎng)絡覆蓋率。
到目前為止，全球只有8%的表面被5G覆蓋，而地面網(wǎng)絡的覆蓋率更普遍為15%。讓我們來探討一下衛(wèi)星在5G未來中越來越重要的作用，以及這種未來與現(xiàn)實的距離有多近。
衛(wèi)星補充5G網(wǎng)絡
最終，衛(wèi)星可以通過三種主要方式來補充5G網(wǎng)絡：
1.擴大覆蓋范圍，包括農村和偏遠地區(qū)
2.創(chuàng)建冗余
3.額外的回程
雖然連通性不僅僅是覆蓋范圍，但將衛(wèi)星納入5G網(wǎng)絡提供了完全覆蓋全球的主要好處。與依賴基礎設施的傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡和光纖連接不同，衛(wèi)星可以在地球上的任何地方提供連接。
“雖然連接不僅僅是覆蓋，但將衛(wèi)星納入 5G 網(wǎng)絡可提供完整的全球覆蓋的主要好處。”
此外，低地球軌道 (LEO) 衛(wèi)星可以提供高速、低延遲的連接。 由于 LEO 衛(wèi)星距離地球表面 160-2,000 公里(99-1243 英里)，它們可以提供低至 20 毫秒的延遲，類似于通過地面網(wǎng)絡可實現(xiàn)的延遲。
因此，可以使用衛(wèi)星連接來管理時間敏感的應用程序，例如遠程手術或自動駕駛汽車，這些應用程序的延遲可能會產生嚴重后果。 此外，增加的帶寬可以使 5G 網(wǎng)絡能夠處理不斷增長的數(shù)據(jù)流量和連接設備的數(shù)量。
盡管這些好處已為人們所熟知，但即使到 2022 年，全球衛(wèi)星連接市場也只有 2% 與衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)收入相關。 那么，改變了什么？ 簡而言之，與采用衛(wèi)星連接的兩個最常見障礙相關的因素——成本和復雜性——正在發(fā)生變化。
具有成本效益的衛(wèi)星連接
衛(wèi)星以前被認為是昂貴的最后選擇，但近年來衛(wèi)星通信行業(yè)取得了顯著的增長和創(chuàng)新。 將衛(wèi)星發(fā)射到近地軌道 (LEO) 的成本已從 1981 年的每公斤 8.5 萬美元大幅下降到 2020 年的每公斤 1000 美元。
更小、更輕的納米衛(wèi)星和立方體衛(wèi)星的發(fā)展促成了這一趨勢。 然而，由于納米衛(wèi)星體積小，覆蓋范圍較小，因此需要更多的納米衛(wèi)星才能實現(xiàn)全球覆蓋。 Swarm 的全球覆蓋范圍由 150 顆納米衛(wèi)星組成的星座提供支持，而銥星網(wǎng)絡則由 66 顆衛(wèi)星組成。
衛(wèi)星通信行業(yè)的競爭也越來越激烈，僅在過去幾年就有幾家新公司進入該市場。 但許多人仍在啟動他們的 nano 或 CubeSat 網(wǎng)絡。 因此，其中一些運營商將無法提供實時數(shù)據(jù)，或者在某些情況下無法提供真正的全球覆蓋。
例如，Astrocast 和 Sateliot 分別在軌道上擁有 18 顆和 12 顆納米衛(wèi)星，并計劃將它們的總體星座數(shù)量增加到 1,000 顆和 250 顆。簡單地說，其中一些運營商可能只能提供幾次物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，甚至每天一次 ，這可能并不適合所有用例。 在這些情況下，企業(yè)需要清楚其項目所需的傳輸頻率，并謹慎選擇能夠支持該頻率的衛(wèi)星網(wǎng)絡。
互操作性機遇與挑戰(zhàn)
目前，許多衛(wèi)星運營商要求客戶使用專有設備訪問他們的網(wǎng)絡。 這意味著購買專為此目的設計的獨立衛(wèi)星收發(fā)器——但并不總是直接與現(xiàn)有系統(tǒng)集成。 有些設備將支持您選擇的消息傳遞協(xié)議； 在其他情況下，用戶將需要操縱他們的數(shù)據(jù)，以便能夠通過衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)。
一段時間以來，互操作性一直是通信行業(yè)的話題，但直到 2017 年，一個正式的工作組才建議將光纖和衛(wèi)星等非地面網(wǎng)絡集成到 5G 技術中。
到 2023 年，直接面向設備的領域將出現(xiàn)有希望的發(fā)展，例如高通公司的新型 Snapdragon X75 芯片組利用了 Iridium 的衛(wèi)星網(wǎng)絡，無需額外的 sim 卡或硬件即可利用衛(wèi)星連接。
然而，隨著無線連接選項數(shù)量的增加，物聯(lián)網(wǎng)部署連接的互操作性變得更加復雜。 僅舉幾例，5G NR(新無線電)、NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))和 LoRaWAN(遠程廣域網(wǎng))。
由于必須在發(fā)射前將互操作能力內置到衛(wèi)星中，從本質上講，衛(wèi)星網(wǎng)絡運營商需要選擇他們認為會長期存在的協(xié)議或/和標準。 畢竟，地面網(wǎng)絡像目前 2G 和 3G 那樣停止特定幾代服務的情況并不少見。
此外，仍有一些挑戰(zhàn)和限制需要解決，尤其是需要克服的監(jiān)管問題，例如頻譜分配。
未來：混合、無處不在的覆蓋
地面和衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡運營商合作提供混合連接解決方案的趨勢越來越明顯。 例如，Kinéis 和德國電信已合作提供混合蜂窩衛(wèi)星解決方案，其中 Kinéis 的 KIM 1 模塊已獲得德國電信的認證，可供后者的客戶使用。
此外，許多衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)設備(例如 RockREMOTE Rugged)可以同時利用蜂窩和衛(wèi)星連接。 在這兩種情況下，蜂窩和衛(wèi)星連接都需要單獨的 SIM 卡，設備將在可用時使用地面連接，當?shù)孛娓采w不可用時切換到衛(wèi)星。
此外，通過單一通信射頻 (RF) 芯片組提供地面和衛(wèi)星連接的新技術正在不斷涌現(xiàn)。 LoRa Edge LR1120 就是一個例子，它支持 Sub-GHz LoRa、SATCOM S 波段和 2.4 GHz Lora。
雖然完全可互操作的網(wǎng)絡解決方案的實現(xiàn)還需要數(shù)年時間，但更多成熟的衛(wèi)星運營商正在考慮建立合作伙伴關系以實現(xiàn)產品的多樣化。 位于弗吉尼亞州麥克萊恩的 Iridium 公司執(zhí)行副總裁 Bryan Hartin 最近接受采訪時談到了高通合作伙伴關系的成功，并表示，“可能會有一個 NB-IoT 播放器，我們可以說好的，只是 為了稍微分散我們的影響力，我們可以考慮投資其中的一兩個。”
5G 和衛(wèi)星
歸根結底，可靠的連接是任何物聯(lián)網(wǎng)部署成功的關鍵，衛(wèi)星技術已經被用于眾多應用，包括精準農業(yè)、物流和醫(yī)療保健。 在這一領域的持續(xù)投資和合作對于充分發(fā)揮基于衛(wèi)星的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的潛力至關重要。 在那之前，衛(wèi)星和 5G 網(wǎng)絡的結合仍然可以為企業(yè)和組織提供極大的靈活性，以實現(xiàn)空間的全部潛力。
原標題：連接下一個十億：5G和衛(wèi)星
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