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卫星物联网连接

卫星物联网利用基于卫星的非地面网络(NTN),将蜂窝网络连接扩展至偏远地区的资产。

最后更新:2026年5月

定义:卫星物联网(Satellite IoT),也称为通过非地面网络(NTN)实现的物联网,是指通过卫星而非地面基站(或与地面基站结合)提供的物联网连接。设备通过卫星链路发送和接收数据,从而在移动网络覆盖有限或无法覆盖的偏远、海上、农村或难以触及的地区实现连接。

卫星物联网并非新鲜事物。海事、公用事业、石油和天然气以及物流等行业数十年来一直依赖基于卫星的连接。

不同以往的是,这项技术的发展速度之快。传统上,卫星物联网需要专用硬件,且往往需要成本高昂的基础设施。如今,蜂窝通信标准、卫星星座和设备生态系统方面的创新,为标准化、低功耗的物联网设备直接连接太空中的卫星开辟了道路。

新一代卫星技术正在兴起,其设计旨在与移动网络更紧密地集成,为地面网络无法覆盖的地区提供网络覆盖和抗干扰能力。

什么是卫星物联网连接?

卫星物联网通过绕地球运行的卫星连接设备,包括位于赤道上空的地球同步轨道(GEO)卫星以及在天空中移动的低地球轨道(LEO)卫星星座。它属于3GPP在Release 17中定义的5G非地面网络(NTN)演进的一部分,该标准在Release 18中进行了增强,并在Release 19中持续发展,旨在根据统一标准进一步整合卫星系统和蜂窝系统。

卫星物联网 与 NB-IoTLTE-M、LTE Cat-1和5G RedCap 等技术相辅相成 有助于为全球物联网部署打造一个更加统一且互操作性更强的生态系统。

卫星物联网的主要优势

  • 设备简约性:通过单一设备设计即可同时支持蜂窝网络和卫星通信。
  • 全球覆盖:在地面网络无法覆盖的区域连接物联网设备。
  • 覆盖连续性:确保对跨境及偏远地区资产的可见性。
  • 弹性:当地面网络受损时,提供一条备用通信路径。
  • 安全性:采用基于SIM 卡的身份验证和符合行业标准的加密技术。

何时适合使用卫星物联网:优先采用地面网络,卫星作为备用方案

卫星物联网并非适用于所有物联网部署的默认选择。对于大多数固定式和城市物联网应用场景,地面移动网络仍然是最实用且最具成本效益的选择。

当资产在可靠的地面网络覆盖范围之外运行、数据量较小、通信不具有时效性,且可视化带来的商业价值超过了额外的硬件和通信费用时,卫星物联网便显得尤为重要。这使得它特别适用于高价值移动资产、远程基础设施、海事作业、农业、公用事业以及工业环境——在这些领域,网络覆盖缺口会引发运营风险。

对于许多企业部署而言,最实用的模式是地面网络优先。设备应在有信号的地方优先选择经济高效的地面网络(如 LTE-M、NB-IoT、LTE Cat-1 或 5G),而在地面网络无法覆盖时,则利用卫星连接来处理异常情况、发送关键警报、状态更新或位置信息。

更简单、功能更强大的卫星物联网新时代

一个更简单、功能更强大的卫星物联网新时代正在兴起。以下几大趋势印证了这一点:

1. 一款既能连接蜂窝网络又能连接卫星网络的设备

芯片组供应商正在开发能够让物联网设备同时连接蜂窝网络和卫星网络的调制解调器和天线。这极大地简化了硬件设计,并降低了成本。

2. 新型卫星体积更小、成本更低

目前,许多新卫星正在低地球轨道上部署。这些卫星重量更轻,制造成本和发射成本都更低,从而使得构建更大的卫星星座成为可能。

3. 一个快速演变的生态系统

目前有四十多家公司活跃在卫星物联网或相关服务领域。无论是成熟的卫星运营商、新兴初创企业还是移动行业供应商,都在这一领域积极进行创新。

轨道类型及其特征

GEO卫星

GEO卫星位于距地球约36,000公里的轨道上,从地面看似乎是静止的。它们覆盖范围广、连接稳定,但延迟较高,且通常要求设备具有更高的发射功率。

LEO卫星

LEO卫星的轨道距离地球更近,通常在500至1,500公里之间。它们具有更低的延迟,因此可以使用更小的天线和低功耗设备。由于它们相对于地面在移动,因此根据卫星星座的规模不同,覆盖范围可能会出现间歇性中断。
地球同步轨道(GEO)和低地球轨道(LEO)卫星连接

“直连设备”:一场重大变革

“直接连接设备”是指标准物联网模块或智能手机可以直接连接到卫星。

要实现这一目标,有两种技术路径:

方案 1:3GPP NTN

移动通信标准化组织 3GPP 于 2022 年在 Release 17 中纳入了对非地面网络的支持,并在 Release 18 中进行了改进。在此模型中,设备能够识别自身正在连接卫星,并具备处理由此产生的独特要求的逻辑机制。

选择这条道路的卫星供应商包括Sateliot、Iridium、Skylo和OQ Technology等。

方法 2:LTE 仿真(太空中的基站)

在此模型中,卫星的作用类似于蜂窝基站,使已支持LTE的设备无需或只需少量修改即可连接。

例如:Starlink、AST SpaceMobile 和 Lynk。

对于希望了解更深入技术背景的读者,请参阅GSMA 非地面网络(NTN) 白皮书以及3GPP NTN 概述。

Telenor IoT 与 Sateliot 宣布建立合作伙伴关系,以实现无缝的地面-卫星物联网连接

Telenor IoT 宣布与 Sateliot 建立合作伙伴关系,双方将致力于基于 3GPP Release 17 NTN 的地面-卫星物联网连接。

阅读新闻稿

典型的应用场景

卫星物联网应用场景的应用范围涵盖了广泛的工业和环境领域:

海事

船舶追踪、发动机监控、货物可视化及安全系统。

农业

牲畜监测、灌溉管理、环境传感器和机械远程测控。

公用事业与能源

管道监测、电网基础设施、泄漏检测和远程资产管理。

运输与物流

集装箱追踪、挂车监控、路线可视化及冷链追踪。

环境与安全

森林火灾监测、洪水传感器和气象站。

采矿与重工业

设备监控、工人安全、物料追踪和远程操作。

市场动能与分析师见解

最近的市场分析凸显了这一机遇的规模。

据 Berg Insight 报道,2024年全球卫星物联网用户基数达到约580万,预计到2029年将达到约3250万

IoT Analytics指出,这一增长主要得益于发射和硬件成本的降低、混合多轨道战略,以及汽车和交通运输行业对物联网应用的日益广泛采用

市场状况与成熟度

卫星物联网发展迅速,但其覆盖范围和性能仍取决于卫星星座的成熟度、设备的就绪程度、芯片组的支持情况以及监管政策的动态变化。在某些地区,随着卫星星座的持续扩展,连接可能时断时续,通信仅限于特定的卫星覆盖时段,而非持续可用。

随着 NTN 标准和芯片组的不断发展,预计将有更多支持 NTN 的设备进入市场。然而,实际性能还取决于纬度、卫星过境、天线设计、电源管理、法规合规性以及服务集成等因素。因此,当前基于 NTN 的物联网最适合用于数据量较小、对时间不敏感的应用场景,而非连续、高带宽或实时应用。

不同的参与者,不同的优先事项

新兴的NTN领域汇聚了众多战略重点各异的运营商。许多采用太空LTE方案的新进入者主要瞄准的是“直连手机”服务。他们初期侧重于消息传递、应急通信,并计划随着时间推移,为消费类设备提供全面的移动网络覆盖。

与此同时,另一批参与者则专注于以物联网为核心的NTN,通常采用 NB-IoT 或类似的低功耗标准,结合小型卫星和窄带容量。他们的目标是面向全球范围的低数据量应用场景,例如传感器和追踪器,而非消费级宽带。

成熟的卫星运营商也发挥着重要作用,因为它们正在逐步在其现有卫星星座的基础上增加对3GPP NTN的支持。

技术与运营方面的挑战

尽管卫星物联网前景广阔,但与地面连接相比,它仍然面临着若干挑战:

  • 可用性与连续性:低地球轨道(LEO)卫星星座需要大量卫星才能提供持续的连接服务。
  • 频谱与监管:着陆权(即在某国境内运营卫星服务所需的许可)和授权在各国之间存在很大差异。
  • 设备性能:设备必须能够处理移动卫星的多普勒效应、定时、切换和链路自适应。
  • 功耗与电池续航时间:卫星通信所需的功耗比地面网络更高。
  • 成本与规模:尽管成本正在下降,但设备和服务的价格差异依然很大。
  • 网络成熟度:网络架构和标准仍在不断演进。

卫星物联网连接的未来

尽管面临诸多挑战,但发展势头显而易见。发射成本的下降、标准的日趋成熟,以及运营商和企业双方的浓厚兴趣,都在推动着这一领域的快速发展。

卫星技术正从一项专用技术演变为移动网络的核心延伸——它使真正的全球物联网覆盖成为可能。

随着卫星星座的扩展和设备生态系统的日趋成熟,卫星连接将成为物联网部署中不可或缺的一部分,为全球各行业提供韧性、覆盖范围以及新的可能性。

本页内容:
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由我们的专家共同撰写

物联网产品经理乔纳斯·卡尔松(Jonas Karlsson)是一位经验丰富的电信行业专业人士,在技术和商业领域拥有超过30年的从业经验。他曾担任解决方案经理、技术产品经理,并在过去九年里担任产品经理,因此对电信业务拥有独特的360°全景视角。 在 Telenor IoT,他专注于整合新型网络技术以满足客户需求,并在瑞典卡尔斯克鲁纳建立Telenor IoT 测试实验室的过程中发挥了关键作用——该设施可支持全球物联网设备的测试与验证。

常见问题解答

卫星物联网为在地面信号覆盖范围之外移动或运行的资产(例如海运集装箱、车辆以及偏远地区的工业设备)提供了持续的可视化监控。它确保无论在地球上的任何地方,都能对这些资产的位置、状态和警报进行监控。

蜂窝物联网利用配备地面基站的地面移动网络。卫星物联网则利用低地球轨道(LEO)和地球同步轨道(GEO)上的卫星,为地面网络无法覆盖的区域提供信号覆盖。新型设备可同时支持这两种技术,并在两者之间自动切换,以保持无缝的全球连接。

卫星物联网最适合在蜂窝网络覆盖范围有限或完全没有覆盖的地区,以及网络韧性至关重要的领域中应用,例如海运、采矿、能源生产、农业、物流或环境监测。

对于大多数物联网部署而言,地面移动网络仍然是最实用且最具成本效益的选择。当资产运行在可靠的地面网络覆盖范围之外、数据量较小、通信对时效性要求不高,且可视性带来的商业价值超过了额外的硬件和通信费用时,卫星物联网才变得有意义。

在许多企业部署中,最佳模式是“地面优先”:设备在有移动网络可用时优先使用移动网络,当地面网络覆盖不可用时,则将卫星连接作为关键警报、状态更新或位置消息的备用方案。

它具备全球覆盖能力,可在偏远地区或公海提供可靠的通信服务,可与蜂窝物联网管理平台集成,并基于3GPP非地面网络标准提供安全的通信服务。

与地面网络相比,卫星物联网的时延更高、吞吐量更低,而且目前许多系统仅支持小数据包。对于大多数卫星物联网解决方案而言,实时语音服务尚不具备实用性。

当卫星星座的卫星数量有限时,覆盖范围也可能呈间歇性,这意味着卫星每天可能只经过该区域几次。

设备需要与天空之间保持无障碍的视线,因此室内连接可能会比较困难。此外,卫星传输的功耗也高于蜂窝物联网,这会影响小型设备的电池续航时间。

随着3GPP NTN等标准的演进以及星座规模的扩大,预计这些限制将逐渐减轻。

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