老牌卫星公司欲布局NB-IoT星地一体窄带物联应用面临新机遇
近日，美国铱星公司首席执行官在投资者日的交流中透露该公司在2030年将实现年服务收入超过10亿美元，而实现这一目标的关键在于基于卫星的物联网业务，其中NB-IoT将是这家老牌卫星公司接下来布局的重要方向之一。近年来，随着物联网和卫星融合的加速，以及3GPP IoT-NTN（非地面网络）标准的推进，卫星运营商对于NB-IoT关注程度不断提升，并推动商业化落地，为卫星通信市场打开新的空间。
提起卫星通信，铱星公司的故事总是被作为最典型的案例，反复进行剖析。上世纪80年代，摩托罗拉开始“铱星计划”，设计出一个共计需要77颗卫星的星群来覆盖全球。天上部分是运行在7条轨道上的卫星，每条轨道上均匀分布着11颗卫星，组成一个完整的星座，这些卫星就像化学元素铱原子核外的77个电子围绕其运转一样，因此被称为铱星。虽然在后来实施中出于技术和成本的考量，只使用了66颗卫星，但铱星这一名称还是保留下来。
1998年铱星系统投入使用，然而这一非常超前的系统在商业实践中未能成功，由于廉价的GMS地面移动通信的普及，铱星发展卫星通信用户只有5万多户，这一系统在正式投入使用不足半年便宣告破产。
不过，破产并不意味着退出服务。近年来，随着5G通信技术的商用，尤其是NTN标准成为关注热点，卫星通信也迎来了新的机遇。铱星公司在破产后漫长的20多年中仍在持续为一些特定用户服务，到目前更是开拓了很多新的市场，物联网是铱星新机遇的重点方向。
铱星公司年报显示，2022年该公司实现了创纪录的7.21亿美元收入，同比增长了17%，2022年的净利润为870万美元，相对于2021年净亏损930万美元实现了扭亏为盈。其中，来自于物联网数据的收入占铱星公司商业收入的比例接近30%。2022年底，铱星公司的用户规模接近200万户，用户增长了16%，而这一增长主要由物联网用户增长驱动的，物联网用户总数占付费商业用户的78%，成为铱星公司最大的用户群体。
铱星公司提出其主要服务的领域为海事、航空、石油和天然气、采矿、娱乐、林业、建筑、运输和应急服务等，这些行业中有大量物联网应用场景通过地面移动通信系统无法实现连接，通过卫星物联网可以有效形成服务。
铱星公司首席执行官强调，该公司最大的增长领域是物联网，铱星网络上连接超过400万物联网模块，他特别强调了重型设备行业的潜力，报告称铱星与全球前25大重型设备制造商中的一半以上有相应合作。例如，上月铱星公司宣布签署了一项新的重型设备协议，将连接中国的重型机械厂商徐工制造的挖掘机。具体来说，徐工将在公司的挖掘机上使用铱星公司的边缘硬件部署铱星物联网服务，并根据需要扩展到装载机和起重卡车。铱星边缘硬件是一款即插即用的卫星物联网终端，可以与现有的卫星和蜂窝解决方案配对。徐工将利用铱星的服务，与澳大利亚、东南亚、拉丁美洲、非洲和中亚的重型设备保持连接。
而近期投资者上铱星高管的发言，直指对NB-IoT的布局。铱星正在考虑自己对NB-IoT的投资，用于农业和资产跟踪等用例，铱星首席执行官将这种类型的物联网描述为低ARPU值、低终端成本、高延迟设备，不同于该公司目前所推动的“高级物联网”，他提出“我们已经拥有最强大的网络，如果我们能够直接在我们的网络上实施5G NB-IoT，这将是进入这个市场的最有效的方式”。
当然，布局NB-IoT给铱星带来的是更多的物联网连接数，但同时带来的是物联网ARPU值的下降。截至2022年底，铱星的语音和数据服务的ARPU值为42美元，宽带服务ARPU值为302美元，而商业物联网数据服务ARPU值仅为7.89美元，而且2021年这一数据为8.58美元，下滑了8%。可以预期，在NB-IoT部署后，铱星的物联网服务ARPU值还会进一步下降，不过该公司更看重连接数更快速的增长，以海量连接获得收入快速增长。目前，140多万的物联网用户带来400万连接，平均每个用户的连接数不足4个，这显然没有规模效应，未来NB-IoT将承载着用户数和连接数大规模增长的任务，也是其2030年10亿美元收入增长的驱动力之一。
铱星公司提出已经在评估与小型NB-IoT卫星公司合作关系，未来可能投资一家公司，成为基于卫星的NB-IoT供应商。实际上，过去几年业界已有大量卫星运营商看中NB-IoT在卫星物联网服务中的潜力，大力推进这一领域的进展。
早在2020年，芯片厂商联发科就携手国际海事卫星组织（Inmarsat），通过Alphasat L波段高轨卫星，在赤道上方35000公里GEO地球同步轨道完成数据传输的外场试验，此次测试采用联发科基于标准NB-IoT 芯片开发出支持卫星功能的设备，成功与商用 GEO卫星建立双向链路，这次成功的测试为天地一体化的卫星和移动物联网网络整合奠定基础。该测试结果提交至3GPP的R17 NTN非地面网络标准化工作中，推动5G标准体系的完善。
2021年6月，卫星物联网公司Skylo就和Inmarsat携手打造全球首个商用NB-IoT卫星解决方案。不过，彼时5G R17还未冻结，NB-IoT NTN标准未定稿，这一解决方案还不能作为标准的NB-IoT NTN来商用。
今年3月，欧洲卫星物联网公司OQ Technology宣布划今年将其星座从3个增加到10个，增强其基于3GPP的5G NB-IoT连接服务，用于非地面网络，并认为此举将使该公司成为世界上最大的5G NB-IoT卫星运营商。
今年4月，卫星物联网初创公司Sateliot通过SpaceX猎鹰9号发射了首颗5G NB-IoT卫星。Sateliot表示，这颗卫星将作为太空中的基站，用户可以从地面无缝切换到非地面5G NB-IoT网络，所有支持3GPP R17 IoT-NTN的用户均无需购买任何额外的硬件，如天线或调制解调器。此外，由于Sateliot执行标准的3GPP漫游协议，物联网用户可以继续使用当前的sim卡和移动运营商。该公司与多家运营商达成合作协议，如西班牙电信与Sateliot合作测试其NB-IoT卫星的连接能力，第一批预商用客户试点计划于今年年底进行。
在国内，这一领域也有进展。去年10月，中国信息通信研究院与银河航天联合开展了卫星物联网体制在轨技术试验，首次验证了基于 3GPP IoT-NTN 协议的窄带物联网体制信号在低轨卫星通信系统中的适用性。测试过程中，充分发挥NB-IoT技术灵敏度高、覆盖范围广的特点，使用口径5.8cm、增益7dB的小口径终端天线，实现了上下行信号正确解调。本次试验大幅减小了终端天线尺寸，为卫星物联网终端小型化指出了突破方向，为商用化发展提供了有力支撑。
作为连接规模最大的蜂窝物联网通信制式，NB-IoT近年来在各个领域已广泛落地，推动产业生态成熟，并为这些瞄准NB-IoT的卫星通信运营商打下基础，让卫星物联网能够充分利用地面物联网产业链，实现快速发展。在笔者看来，目前中国已是NB-IoT应用规模最大的国。