到2025年，預測表明將有超過750億個物聯網 (IoT) 設備在使用中。它們中的每一個都需要某種形式的連接。然而，目前世界上85%的地區缺乏或只能有限地訪問地面連接服務。這迫使一些企業采用低地球軌道 (LEO) 的衛星連接，以解決網絡連接問題。海洋、偏遠地區和礦區只是衛星連接在覆蓋范圍和成本方面具有優勢的幾個例子。

　　據麥肯錫稱， 缺乏連通性阻礙了物聯網在未來十年內為全球國內生產總值 (GDP) 增加2至3萬億美元 (USD) 的增長。這是衛星物聯網為地面蜂窩和非蜂窩物聯網網絡提供補充服務的巨大機會。預測估計，衛星物聯網市場的價值在2025年至2031年間將達到約 60 億美元。

　　我們已經看到許多行業越來越多地使用基于衛星的服務，包括軍事和國防、石油和天然氣、汽車、農業以及能源和公用事業——尤其是在需要低延遲服務時。與現有運營商在地球同步赤道軌道 (GEO) 中運行的大型傳統衛星相比，LEO中的小型衛星在實時連接、監測和跟蹤方面更加有效。為了釋放物聯網的全部潛力，提供無處不在的連接的低軌小衛星星座是必不可少的。

　　低延遲市場和用例

　　智能計量、精準農業、資產跟蹤、車輛遠程信息處理、人工智能、緊急警報和環境監測等許多應用都需要低于10毫秒的延遲。提供需要這種超低延遲和可靠通信的服務的一項關鍵蜂窩技術是5G。普華永道估計，到2030年，5G技術將為全球GDP增加13390億美元，高于2022年的1500億美元。

　　5G的速度將允許在整個供應鏈中實時共享數據。畢馬威 (KPMG) 2022 年的一項調查發現，目前只有13%的企業對其供應鏈具有完整的可見性。通過傳感器數據和攝像頭，企業可以聚合資產和設備位置的準確實時視圖，以及控制自動駕駛車輛和無人機。從本質上講，它將消除從數據生成到我們可以對其采取行動之間的滯后時間。

　　實現這些數字的障礙之一是投資成本。大多數衛星物聯網使用專有且昂貴的衛星連接技術來支持物聯網設備。然而，在過去幾年中，新來者已開始采用現有的地面無線物聯網連接技術，例如第三代合作伙伴計劃 (3GPP)，該計劃將七個電信標準開發組織聯合起來開發一種新的無線電技術，用于窄帶互聯網的標準化物聯網 (NB-IoT)。

　　OQ Technology使用3GPP標準推出了世界上第一個基于衛星的NB-IoT，為覆蓋范圍有限或無覆蓋的偏遠地區提供5G連接的全球網絡。該公司還開發了一種使用標準移動芯片的技術，這種芯片比常用的傳統衛星芯片便宜得多。其“衛星內的蜂窩塔”技術使物聯網設備能夠在地面和衛星連接之間無縫切換，從而在不修改蜂窩標準的情況下克服連接問題。

　　創建5G IoT星座

　　OQ Technology 在2019年實現了世界上第一個NB-IoT波形和同步程序的在軌演示后，于2021年啟動了它的第一個任務，使客戶能夠獲得完整的5G服務。SpaceX Transporter上被稱為“Tiger-2”的6U納米衛星-2 拼車任務是LEO中的第一顆商用5G物聯網衛星，使用低頻提供基于衛星的物聯網和機器對機器 (M2M) 服務。它還展示了將高頻用于5G物聯網無線電鏈路的可行性。為了提供符合3GPP建議的廣泛覆蓋和5G IoT/M2M通信，這些衛星使用中頻段5G(低于 6 GHz)頻段中的頻譜。一年后，出于同樣的目的發射了第三顆衛星“Tiger-3”。

　　將衛星送入軌道已經可以向非洲、中東、亞洲和拉丁美洲的客戶提供基本的商業物聯網和M2M服務。Tiger-2還在惡劣的沙漠條件下測試了混合衛星蜂窩用戶終端，實現了高水平的信噪比。幾周來，進行了各種操作以驗證衛星有效載荷的性能。還測試和校準了在沙漠和室內使用的不同固定和移動環境中的終端。即使埋在沙漠中(許多農業應用都需要)，或者在汽車內高速移動(無法直接看到天空)，終端也會向衛星發送信號及其 GPS 位置。這確保了資產在連接之間傳輸時的準確跟蹤和監控。它改變了全球陸上和海上貨運資產的可見性。

　　通往商業服務的第二個重要步驟是連接管道和智能儀表等遠程資產的真實試點測試。該試驗是與沙特通信、空間和技術委員會 (CST)、沙特阿美石油和天然氣公司以及沙特能源部合作完成的。位于沙特阿美公司在沙特阿拉伯Ain Dar地區的偏遠站點之一進行的。

　　在試驗中，來自遠程油井口和管道的氣體和溫度傳感器連接到 Tiger-2 衛星。該終端每兩小時收集一次溫度、濕度、二氧化碳和 GPS 讀數，并存儲數據直到下一次衛星通過。衛星還可以存儲數據，直到它使用NB-IoT技術將數據發送到下一個地面站。

　　該設置盡可能減少人工干預的需要，并提供最新數據來保護業務案例�，F場傳感器通過藍牙將其數據發送到技術終端，技術終端將感測到的數據轉發到相應的衛星并向下傳輸到地面網絡站。從那里，數據傳遞到基于云的儀表板。

　　測量傳輸速度表明，所有傳輸的數據都已成功接收和解碼，連接具有超高可靠性。此外，為了中繼計費和用電數據，還連接了室內智能電表。

　　兩項成功試驗的結果使OQ Technology成為世界上第一家使用5G協議在任何地方提供連接的全球物聯網連接衛星電信運營商。因此，該公司還能夠簽署世界上第一個使用低軌衛星星座為基于NB-IoT的物聯網設備提供5G覆蓋的商業客戶合同。

　　這些測試還使該公司能夠引入世界上第一個安全專用網絡，該網絡基于用于窄帶物聯網的標準化3GPP蜂窩技術為物聯網設備提供5G連接。連同其他在軌衛星，包括2022 年 4月發射的Tiger-3，該公司能夠縮小延遲關鍵應用的差距，并提供高數據密度、服務質量和快速響應時間。

　　5G衛星物聯網的未來

　　結果和新服務讓我們得以初步了解5G可以提供的革命性未來。未來十年，5G等標準升級的技術將隨著網絡的發展擴大覆蓋范圍。

　　普華永道估計，到 2030 年，5G在智能公用事業管理方面的應用將為全球GDP增加3300億美元。麥肯錫估計，到2030年，農業可以為全球GDP增加5000億美元。

　　預計的5G擴展也可能導致無線電頻譜過度擁擠，監管機構需要從GEO運營商那里釋放頻率，這些運營商長期以來一直坐在這些信號上而無所事事。

　　雖然今天從傳感器到儀表板的數據傳輸是單向的，但該技術可以復制有線系統的功能，將命令實時發送回各種資產。這將為工業自動化提供一系列全新的用例，尤其是在與人工智能結合時。例如，農民可以指揮筒倉釋放食物或管理灌溉系統，或者石油和天然氣企業可以遠程使用無人機、起重機和機器人。這將減少或消除對昂貴的人機交互的需求，提高效率，并提高工人的安全水平。

　　隨著該技術的采用、足夠的可用頻譜以及更多衛星和星座的發射，5G的巔峰時期有可能有助于開發革命性的應用，并在多個行業帶來巨大利益，這與當今存在于有線環境之外的任何東西都不一樣。

　　本文作者：Omar Qaise是OQ Technology的創始人兼首席執行官，也是該公司5G SatIot概念的首席架構師。