物聯(lián)網(wǎng)概念一經(jīng)提出就成為研究的熱點(diǎn)，其應(yīng)用已經(jīng)涉及人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域，根據(jù)Machina Research預(yù)測(cè)，到2025年世界范圍內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)連接將達(dá)到甚至超過(guò)270億，突顯出巨大的潛力。但對(duì)于依靠無(wú)線接入的物聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，除了要有物聯(lián)網(wǎng)終端外，必須要有一個(gè)由足夠多的基站構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)。

1、為什么需要衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)

目前，地面布設(shè)基站及連接基站的通信網(wǎng)卻受到諸多的限制：

1)占地球表面大部分面積的海洋、沙漠等區(qū)域無(wú)法建立基站;

2) 用戶稀少或人員難以到達(dá)的邊遠(yuǎn)地區(qū)建立基站的成本將會(huì)很高;

3) 發(fā)生自然災(zāi)害時(shí)(如洪澇、地震、海嘯等)地面網(wǎng)絡(luò)容易被損壞。因此，地面物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍是有限的。

如果將基站搬到“天上”，即建立衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)，使之成為地面物聯(lián)網(wǎng)的補(bǔ)充和延伸，則能夠有效克服地面物聯(lián)網(wǎng)的前述不足，并具有下列優(yōu)勢(shì)：

覆蓋地域廣，可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，傳感器的布設(shè)幾乎不受空間限制;

幾乎不受天氣、地理?xiàng)l件影響，可全天時(shí)全天候工作;

系統(tǒng)抗毀性強(qiáng)，自然災(zāi)害、突發(fā)事件等緊急情況下依舊能夠正常工作;

易于向大范圍運(yùn)動(dòng)目標(biāo)(飛機(jī)、艦船等)提供無(wú)間斷的網(wǎng)絡(luò)連接等。

在衛(wèi)星軌道的選擇上，相比于采用對(duì)地靜止軌道(GEO)衛(wèi)星，采用低軌道(LEO)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，將能夠降低傳播時(shí)延，提高消息的時(shí)效性;減小傳輸損耗，有助于終端的小型化;通過(guò)多顆低軌衛(wèi)星構(gòu)成星座實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫覆蓋(含兩極)，提高物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍;實(shí)現(xiàn)見天通，解決特定地形內(nèi)(如到 GEO 衛(wèi)星視線受限的城市、峽谷、山區(qū)、叢林等區(qū)域)通信效果不佳問(wèn)題;緩解 GEO 衛(wèi)星軌道位置和頻率協(xié)調(diào)難度大的問(wèn)題。因此，近年來(lái)低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)得到了研究者的廣泛關(guān)注。

2、盤點(diǎn)衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)項(xiàng)目

有統(tǒng)計(jì)顯示，2017年全球約120家風(fēng)投機(jī)構(gòu)，為商業(yè)航天企業(yè)投資了近40億美元，在資本的推動(dòng)之下，在國(guó)內(nèi)外也涌現(xiàn)了一批代表性的低軌衛(wèi)星項(xiàng)目。

SpaceX公司的“星鏈”計(jì)劃

2015年1月，馬斯克宣布了SpaceX的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的計(jì)劃。SpaceX計(jì)劃將約1.2萬(wàn)顆通信衛(wèi)星發(fā)射到軌道，并從2020年開始工作。這一項(xiàng)目被命名為“星鏈”(Starlink)

星鏈計(jì)劃分三步走。完成后，就在近地軌道組成了兩層龐大的衛(wèi)星星座，內(nèi)層340公里軌道高度的7518顆衛(wèi)星與外層的1000多公里軌道高度的4425顆衛(wèi)星組成的11943顆衛(wèi)星星座占據(jù)了上圖的黃色區(qū)域，與傳統(tǒng)的地球靜止軌道的紅色區(qū)域形成了較為鮮明的對(duì)比。

One Web

OneWeb創(chuàng)辦于2012年，主要致力于構(gòu)建覆蓋全球的高速寬帶網(wǎng)絡(luò)，為世界各地提供高速寬帶服務(wù)。它是少數(shù)幾家計(jì)劃建造、發(fā)射和運(yùn)營(yíng)數(shù)千顆小型衛(wèi)星以提供全球網(wǎng)路撥接服務(wù)的初創(chuàng)企業(yè)之一。

OneWeb計(jì)劃通過(guò)發(fā)射超過(guò)600個(gè)小衛(wèi)星到低軌道創(chuàng)建覆蓋全球的高速電信網(wǎng)絡(luò)。所設(shè)想的網(wǎng)絡(luò)將允許用戶即使在基于地面的基礎(chǔ)設(shè)施被損壞時(shí) (例如在災(zāi)難中) ，也能與他人進(jìn)行通信。目前該項(xiàng)目已經(jīng)獲得了軟銀、高通、可口可樂(lè)、空中客車等巨頭的投資。

O3B

O3b是other 3 billion的簡(jiǎn)稱，成立于2007年，意在為全球“另外30億”沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的人提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。不同于One Web，O3b使用的是中地球軌道(距離地球約 8000 千米)衛(wèi)星，這樣的距離下，數(shù)據(jù)來(lái)回傳輸需要 150 毫秒。這些衛(wèi)星向地球發(fā)射 120 個(gè)可調(diào)節(jié)方向的互聯(lián)網(wǎng)光束，每個(gè)光束可以覆蓋直徑為 400 英里(約 644 公里)的區(qū)域。區(qū)域中的任何人都可以以光纖的速度接入互聯(lián)網(wǎng)。

O3b衛(wèi)星系統(tǒng)地面覆蓋范圍

目前，O3b 已擁有 16 顆運(yùn)行中的中地球軌道衛(wèi)星，覆蓋世界大片區(qū)域，包括熱帶地區(qū)、太平洋許多島嶼、海上鉆井平臺(tái)以及大型郵輪。已經(jīng)獲得累計(jì)超過(guò)10億美元融資，投資方包括Google、衛(wèi)星巨頭SES、有線電視運(yùn)營(yíng)商Liberty Global、投資銀行Allen&Company、南非開發(fā)銀行等。

中國(guó)航天科技集團(tuán)的鴻雁星座計(jì)劃

中國(guó)鴻雁星座由300顆低軌道小衛(wèi)星及全球數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理中心組成，具有全天候、全時(shí)段及在復(fù)雜地形條件下的實(shí)時(shí)雙向通信能力，可為用戶提供全球?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)通信和綜合信息服務(wù)。

中國(guó)航天科工集團(tuán)的虹云工程計(jì)劃

中國(guó)虹云工程計(jì)劃發(fā)射156顆小衛(wèi)星，在距離地面1000公里的軌道上組網(wǎng)運(yùn)行，構(gòu)建一個(gè)星載天基寬帶全球移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，以滿足中國(guó)及國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)欠發(fā)達(dá)地區(qū)、規(guī)模化用戶單元同時(shí)共享寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)的需求。虹云工程預(yù)計(jì)在2022年完成部署，并在2018年發(fā)射首顆衛(wèi)星。

九天微星

九天微星成立于2015年6月，主要研發(fā)小衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)、關(guān)鍵載荷研發(fā)和組網(wǎng)等技術(shù)，主做微小衛(wèi)星創(chuàng)新應(yīng)用與星座組網(wǎng)運(yùn)營(yíng)，目前主營(yíng)業(yè)務(wù)主要包括“衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)”和“航天與太空+STEAM教育”兩大板塊。

關(guān)于九天微星具有要發(fā)多少顆衛(wèi)星并沒(méi)有公布這方面計(jì)劃，不過(guò)根據(jù)公司早前透露的信息，在2018年年底將會(huì)發(fā)射少量衛(wèi)星并且正式商用。

深圳市天啟星座科技有限公司

天啟物聯(lián)網(wǎng)星座由北京國(guó)電高科科技有限公司部署和運(yùn)營(yíng)，該公司計(jì)劃在2018年10月底發(fā)射首顆衛(wèi)星，計(jì)劃到2021年前部署完成有38顆低軌衛(wèi)星組成的覆蓋的全球的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信星座，天啟物聯(lián)網(wǎng)星座除能有效解決地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋盲區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害、水利、環(huán)保、氣象、交通運(yùn)輸、海事和航空等行業(yè)部門的監(jiān)測(cè)通信需求，服務(wù)國(guó)家軍民融合戰(zhàn)略，還能有效解決制約智能集裝箱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵通信問(wèn)題，從而極大加速這個(gè)百億級(jí)市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

3、布局的好處與商業(yè)邏輯

技術(shù)的進(jìn)步以及成本降低

目前低軌星座相比于“銥星計(jì)劃”時(shí)代，造星和發(fā)射成本降低了很多，一顆低軌衛(wèi)星的成本在百萬(wàn)美元級(jí)別甚至更低。對(duì)于見慣了大手筆投入的現(xiàn)代人來(lái)說(shuō)，發(fā)射一個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)投入并不是很夸張。

銥星計(jì)劃

需求的刺激

還是以“銥星計(jì)劃”做比較，當(dāng)時(shí)的“銥星計(jì)劃”想要實(shí)現(xiàn)人與人之間的通信，而蜂窩網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，性價(jià)比顯然遠(yuǎn)超銥星，但是蜂窩網(wǎng)絡(luò)為了節(jié)省成本，主要也是在人口密集區(qū)域會(huì)布置大量基站，而在人口比較少甚至無(wú)人環(huán)境中，搭建基站顯然無(wú)法回收成本。隨著物聯(lián)網(wǎng)的崛起，更多的偏遠(yuǎn)地區(qū)需要使用網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行監(jiān)控、管理以及通訊需求，這也將會(huì)是低軌衛(wèi)星系統(tǒng)能夠成功的最大動(dòng)力。

大數(shù)據(jù)的誘惑

數(shù)據(jù)將會(huì)是未來(lái)最有價(jià)值的財(cái)富，這點(diǎn)已成行業(yè)共識(shí)，但是如何獲取關(guān)鍵可靠的信息，也成為行業(yè)所有人需要思考的一個(gè)點(diǎn)，雖然在我們當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，充滿了形形色色的數(shù)據(jù)信息，但可能大部分?jǐn)?shù)據(jù)都是無(wú)法產(chǎn)生價(jià)值的。而衛(wèi)星通信雖然說(shuō)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量沒(méi)法達(dá)到蜂窩網(wǎng)絡(luò)的水平，但應(yīng)該注意的是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)含金量會(huì)很高，一方面是可以填補(bǔ)目前網(wǎng)絡(luò)的死角，挖掘稀有數(shù)據(jù)，另一方面，能夠通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)接入的都是帶有明確目的的信息，比如資產(chǎn)定位、環(huán)境監(jiān)測(cè)等等，因而不會(huì)有太多無(wú)用數(shù)據(jù)。

太空資源的稀缺性

對(duì)于太空資源的開發(fā)，包括頻譜以及軌道國(guó)際慣例是遵循先占先得的原則，所以未來(lái)低軌的頻率與軌位資源非常有限，能夠容納的衛(wèi)星企業(yè)數(shù)量不會(huì)很多。所以，這也是當(dāng)今有實(shí)力的國(guó)家都希望發(fā)射更多衛(wèi)星系統(tǒng)的一個(gè)原因。

自1965年美國(guó)發(fā)射第一顆商用通信衛(wèi)星以來(lái)，衛(wèi)星通信技術(shù)及其應(yīng)用取得了令人矚目的巨大成就，對(duì)人類的生產(chǎn)、生活方式產(chǎn)生了巨大影響。近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展得到了廣泛的關(guān)注，低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)也成為衛(wèi)星通信領(lǐng)域的發(fā)展熱點(diǎn)，圍繞著終端小型化、低功耗、低成本、長(zhǎng)電池使用壽命開展了大量探索性的工作。從當(dāng)前現(xiàn)狀看，低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)仍未取得突破性的進(jìn)展，尤其是在相對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能提升方面尚無(wú)明顯的改進(jìn)，還需要開展大量的研究工作。