低軌衛(wèi)星將參一腳物聯(lián)網(wǎng)通信

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）今年8月，SpaceX收購(gòu)了一家太空通信初創(chuàng)公司Swarm。以SpaceX的體量來(lái)看，Swarm還不夠塞牙縫的，該公司目前投入運(yùn)作的只有120顆面包大小的微型衛(wèi)星，還有一個(gè)基于地面站的網(wǎng)絡(luò)。在外人看來(lái)，SpaceX只不過(guò)是多了另外的衛(wèi)星組合罷了，然而這家成立19年的龍頭太空公司收獲的還有FCC頻段的授權(quán)以及面向物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)能力。

為物聯(lián)網(wǎng)接入衛(wèi)星通信

雖然同樣是搭建衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，但與SpaceX星鏈計(jì)劃面向流媒體、網(wǎng)頁(yè)瀏覽和游戲的目標(biāo)不同，Swarm的衛(wèi)星乃是面向低帶寬的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。Swarm的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星全球覆蓋，不管在哪個(gè)地點(diǎn)，都有至少3臺(tái)衛(wèi)星提供服務(wù)。在完成了明年的發(fā)射目標(biāo)后，Swarm預(yù)計(jì)將在軌衛(wèi)星數(shù)將達(dá)到150個(gè)。

除了衛(wèi)星發(fā)射外，Swarm也有專(zhuān)用的衛(wèi)星通信模組和地面基站建設(shè)。就拿其推出的模組Swarm Tile來(lái)說(shuō)，該模組內(nèi)置GPS模塊，可以嵌入到IoT設(shè)備中，而且很容易與新的或是已有的PCB設(shè)計(jì)整合。據(jù)Swarm的說(shuō)法，這套模組非常適用于資產(chǎn)跟蹤、轉(zhuǎn)發(fā)傳感器數(shù)據(jù)以及工業(yè)級(jí)IoT應(yīng)用。

模組雖小，但也不便宜，一塊Swarm Tile的售價(jià)就要119美元，而且還要支付每月5美元的數(shù)據(jù)服務(wù)費(fèi)用。這5美元的數(shù)據(jù)服務(wù)費(fèi)包括750份數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包的大小不得超過(guò)192字節(jié)。單靠這一模組自然無(wú)法實(shí)現(xiàn)與衛(wèi)星通信，因此購(gòu)買(mǎi)該模組也會(huì)附贈(zèng)甚高頻（VHF）天線(xiàn)。

該模組以148-150.05MHz的頻率發(fā)送數(shù)據(jù)，速率為1kbps，最大延遲小于1分鐘。除了GPS和VHF外，該模組選用了一塊ARM Cortex-M4作為處理器，并擁有三種電源模式。睡眠模式下，最大電流僅有22 22 μA，接收模式下最大電流為35mA，只有在發(fā)射模式下才會(huì)達(dá)到939mA。Swarm還提供了Buck-Boost的太陽(yáng)能充電設(shè)計(jì)，方便為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備持續(xù)供電。

那么Swarm建立的物聯(lián)網(wǎng)連接究竟是如何進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪?？首先用?hù)的設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸給Swarm Tile，然后再由Swarm的自主協(xié)議傳輸給衛(wèi)星，每個(gè)Tile最多可以存儲(chǔ)2000個(gè)未發(fā)送的用戶(hù)信息。接著衛(wèi)星將用戶(hù)信息發(fā)送給地面基站，如果衛(wèi)星覆蓋范圍內(nèi)存在地面基站的話(huà)，這些信息會(huì)即刻被發(fā)送出去，否則會(huì)存儲(chǔ)在衛(wèi)星上直到有一個(gè)地面基站出現(xiàn)在覆蓋范圍內(nèi)，每個(gè)衛(wèi)星最多可以存儲(chǔ)4000條用戶(hù)信息。最后地面基站將信息轉(zhuǎn)發(fā)給Swarm的云服務(wù)器，然后通過(guò)接口等方式發(fā)送給用戶(hù)的手機(jī)app、電腦或郵件。

要想開(kāi)啟衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)，先搞定通信頻段

其次就是FCC授權(quán)的頻段了，在完成收購(gòu)后時(shí)，Swarm也將在137-138MHz與148-150.05MHz下開(kāi)展服務(wù)的授權(quán)一并轉(zhuǎn)移給了SpaceX。對(duì)于太空通信業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，頻段是至關(guān)重要的，如果運(yùn)營(yíng)區(qū)域并沒(méi)有授予頻段授權(quán)，那么一切通信活動(dòng)都是非法的，而Swarm更是早前在這上面翻了個(gè)跟頭。

2017年，Swarm向FCC申請(qǐng)衛(wèi)星發(fā)射與運(yùn)營(yíng)的請(qǐng)求被拒絕，原因是他們的SpaceBEE衛(wèi)星實(shí)在太小了。100mm x 100mm x 28mm大小的衛(wèi)星可以說(shuō)是最小的商用衛(wèi)星了，F(xiàn)CC擔(dān)心這么小的體積無(wú)法被美國(guó)太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)跟蹤。

然而Swarm卻轉(zhuǎn)而用印度的PSLV運(yùn)載火箭發(fā)射了衛(wèi)星，最終被FCC在2018年3月發(fā)現(xiàn)，彼時(shí)衛(wèi)星已經(jīng)與佐治亞州的地面站進(jìn)行了一周以上的“非法通信”。為此，F(xiàn)CC對(duì)Swarm處以了90萬(wàn)美元的罰款。

不過(guò)，Swarm在繳納了罰金之后，在2018年8月獲得了FCC的許可，重新激活了這些衛(wèi)星，并強(qiáng)調(diào)這些衛(wèi)星絕對(duì)可以追蹤。雖然依然小巧，但Swarm的SpaceBEE也稍微增加了一點(diǎn)體積，改成了110mm x 110mm x 28mm。

結(jié)語(yǔ)

其實(shí)這次SpaceX收購(gòu)Swarm也并非毫無(wú)預(yù)兆，星鏈計(jì)劃欲覆蓋全球供網(wǎng)，自然也少不了低帶寬的物聯(lián)網(wǎng)通信。何況Swarm的前幾次發(fā)射中，也用到了SpaceX的獵鷹火箭，SpaceX必然也看到了Swarm在衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)上的潛力。

從目前的應(yīng)用來(lái)看，日常的IoT設(shè)備在藍(lán)牙、Wi-Fi等無(wú)線(xiàn)連接下已經(jīng)自給自足，只有一些海事、能源和農(nóng)業(yè)等需要大范圍覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)才要用到衛(wèi)星通信。我國(guó)在建的天啟衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)也起著相同的作用，補(bǔ)充地面通信網(wǎng)絡(luò)的盲區(qū)。當(dāng)下大部分物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星和應(yīng)用繼承了地面IoT低功耗的特性，但地面的應(yīng)用瞬息萬(wàn)變，在沒(méi)有實(shí)現(xiàn)全球覆蓋和低延遲傳輸之前，以低軌衛(wèi)星來(lái)做物聯(lián)網(wǎng)還是很難保證實(shí)時(shí)性。

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編輯：jq