《電子技術(shù)應(yīng)用》
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馬斯克的新布局:SpaceX全天候衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)

2021-08-29
來源:與非網(wǎng)

  不知從哪個外星球跑來,,或者也可能是從未來穿越而來的伊隆·馬斯克,,在卓有成效的折騰了自動駕駛、超級高鐵,、太空探索,、腦機(jī)接口、人形機(jī)器之后,,又開始緊鑼密鼓的折騰物聯(lián)網(wǎng),。

  最近,馬斯克的太空探索技術(shù)公司SpaceX正在進(jìn)行對Swarm的收購,,后者是一家通過微型衛(wèi)星提供物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和連接方案的公司,。

  兩家公司的并購協(xié)議悄咪咪的簽署于今年7月16日,因?yàn)?月6日Swarm在向美國聯(lián)邦通信委員會FCC提交的文件中提到了本項(xiàng)收購計劃,,因此才被媒體知曉和披露,。

  Swarm成為SpaceX的直屬全資子公司,并申請F(tuán)CC批準(zhǔn)將其衛(wèi)星和天線執(zhí)照的所有權(quán)轉(zhuǎn)移給SpaceX,。

  這也成為SpaceX自2002年成立以來,,第一筆公開的收購計劃,。在這起收購中,SpaceX不僅獲得了技術(shù),,還得到了執(zhí)照,。

  身為網(wǎng)紅項(xiàng)目,大家應(yīng)該對SpaceX的星鏈計劃并不陌生,。馬斯克在2015年1月宣布了該項(xiàng)目的誕生,,其旨在利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)為世界各地的用戶提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入,特別是在農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū),。根據(jù)最新數(shù)據(jù),SpaceX的星鏈網(wǎng)絡(luò)在12個國家和地區(qū),,擁有約90,000名用戶,。自2019年11月以來,SpaceX已向太空發(fā)射了近1,800顆Starlink星鏈衛(wèi)星,。

  雖然成績斐然,,但馬斯克仍在大力擴(kuò)展SpaceX的實(shí)力。

  SpaceX不僅通過收購Swarm增強(qiáng)星鏈衛(wèi)星的組網(wǎng)能力,,為更加廣泛的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供連接服務(wù),,還推出了第二代Starlink星鏈衛(wèi)星計劃,將在7年內(nèi)部署多達(dá)12,000顆小微衛(wèi)星,。

  不只SpaceX,,同類型的企業(yè)也在野蠻生長。衛(wèi)星運(yùn)營與數(shù)據(jù)公司Spire通過SPAC(特殊目的并購公司)上市,,已籌集約2.65億美元,。Astrocast公司、Orbcomm公司同樣正在考慮上市,,以便募集資金擴(kuò)大星座,,連接更加廣泛的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

  SpaceX的這次收購對于衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有重要意義,,是市場開始走向整合,,逐步形成寡頭的信號。因此本文嘗試做些分析:

  Swarm公司詳解,,她的優(yōu)勢在哪里,?

  衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)格局將如何演進(jìn)?

  衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)與地面物聯(lián)網(wǎng)是什么關(guān)系,?

  01 全天候衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)

  Swarm,,中文含義是成群結(jié)隊(duì)。這家公司的名字恰如其分的描述了她正在做的事情,。

  目前,,Swarm公司已有120顆小型衛(wèi)星進(jìn)入近地軌道,,可面向物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供低成本雙向全球衛(wèi)星通信。

  Swarm的衛(wèi)星通信服務(wù)和Starlink星鏈網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)一致,,只不過Swarm的產(chǎn)品都主要集中在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,,與SpaceX現(xiàn)有業(yè)務(wù)雖有競爭,但更多是互補(bǔ)和擴(kuò)展,。

  Swarm的微型衛(wèi)星只有三明治大小,,名叫SpaceBEE,太空蜂群,。

  每個衛(wèi)星的尺寸為11x11x2.8厘米,,僅重400克,是目前太空中較小的商業(yè)運(yùn)營衛(wèi)星,。它們可以成群結(jié)隊(duì)的放入發(fā)射器中,,成本相比傳統(tǒng)小型衛(wèi)星發(fā)射入軌也大幅降低。

  太空蜂群與地面通信的方式有兩種,。

  一種是與名為Tile瓦片的嵌入式調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行通信,,向用戶設(shè)備提供直達(dá)衛(wèi)星的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)。瓦片可以做到餅干大小,,安裝在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備內(nèi)部,。

  另一種是與Swarm蝶形網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信,網(wǎng)關(guān)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供LoRa,、Wi-Fi,、BLE等連接。這些本地化的蝶形網(wǎng)關(guān),,可服務(wù)于附近的大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,。

  Swarm商業(yè)模式的一大特征是超低費(fèi)用。

  瓦片的價格為119美元(約774元人民幣),,連接服務(wù)起步價為每月5美元(約32元人民幣),。蝶形網(wǎng)關(guān)的價格是499美元(約3244元人民幣),這是一款一體化的產(chǎn)品,,包括內(nèi)置的瓦片調(diào)制解調(diào)器,、VHF甚高頻天線、小型太陽能電池板,、三腳架,、開發(fā)板等,整套設(shè)備重量不到6磅(約為2.7千克),。

  為了保證低成本,,Swarm采用直接面向客戶銷售的模式,并充分利用微型衛(wèi)星的工程創(chuàng)新,,以及發(fā)射成本降低帶來的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢,。

  Swarm已經(jīng)開始為物聯(lián)網(wǎng)客戶提供服務(wù),,包括農(nóng)業(yè)、海事,、能源,、環(huán)境和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。例如,,分布在農(nóng)場周圍的遠(yuǎn)程傳感器可以傳回關(guān)于當(dāng)?shù)亟涤旰屯寥罓顩r的更新信息,;部署在海上的傳感器可能有助于形成天氣預(yù)報。

  通過對Swarm的并購,,SpaceX有能力構(gòu)建一個遍布全球的微型衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),,為地球上的人、動物,、植物、車輛和各類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,,提供無處不在、無時不在的全天候新型連接服務(wù),。

  02 衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)逐步整合

  以物聯(lián)網(wǎng)為中心的衛(wèi)星服務(wù)市場,,最近幾年正在逐步騰飛。預(yù)計到2025年,,全球?qū)⒉渴鸺s3030萬個衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,,年復(fù)合增長率接近40%,該領(lǐng)域相關(guān)市場的營收規(guī)模將增長到59億美元,。

  這意味著,,在未來4年衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和應(yīng)用量將擴(kuò)大3~4倍。這無疑將給物聯(lián)網(wǎng)市場和衛(wèi)星行業(yè)都帶來顯著變化,。

  面對巨大的市場增量,,眾多創(chuàng)新型企業(yè)積極入局。根據(jù)NewSpace的最新統(tǒng)計,,全球提供衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的企業(yè)有近百家,。

  這些企業(yè)的共性是提供來自太空的,低成本,、低功耗,、廣覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

  首先,,高度集成化的硬件,,使得衛(wèi)星的尺寸更小、費(fèi)用更低,、功能更強(qiáng)大,。

  其次,,發(fā)射技術(shù)的演進(jìn)同樣功不可沒,從可回收火箭,,到3D打印的發(fā)動機(jī),,發(fā)射成本不斷降低,使得衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)在價格上具備一定的競爭力,。

  最后,新型長距離,、低功耗無線通信標(biāo)準(zhǔn)的推出和商用,,也為衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了幫助。

  換言之,,衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的發(fā)展,,是在各種基礎(chǔ)設(shè)施逐步成熟時的必然產(chǎn)物。物聯(lián)網(wǎng)的興起,,價格瓶頸的突破,,地面網(wǎng)絡(luò)廣大盲區(qū)的存在,也為衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇,。

  最早在2018年,,物聯(lián)網(wǎng)智庫就曾報道過一則令人興奮的消息,衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了首個從太空發(fā)回的LoRa信號,,并提出使用衛(wèi)星基站連接全球任意位置LoRaWAN設(shè)備的構(gòu)想,。

  在衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,新老玩家兩大陣營各顯身手,。

  讓我們先來看看“老”玩家,他們的表現(xiàn)如何,。Inmarsat,、Thuraya、Iridium,、Globalstar等傳統(tǒng)移動衛(wèi)星系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)市場占據(jù)主導(dǎo)地位,,他們專注于移動和海事應(yīng)用。在過去10年中,,他們部署了約400萬個衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)終端,。

  Eutelsat,、Intelsat,、Asiasat等固定衛(wèi)星系統(tǒng)在過去幾年中也提供了物聯(lián)網(wǎng)連接服務(wù)。憑借更高的帶寬,,他們非常適合提供從地面高密度物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(例如NB-IoT,、Lora、Wi-Fi,、BLE等),連接到互聯(lián)網(wǎng)的回程(backhaul)服務(wù),。

  不過從單個用戶的體量來說,,物聯(lián)網(wǎng)用戶大部分都是老玩家們的小客戶,過去也有一些老玩家“看不上的”物聯(lián)網(wǎng)市場,。但隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接量快速增長,數(shù)百億臺物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備遍布全球,,物聯(lián)網(wǎng)市場引起了各種傳統(tǒng)衛(wèi)星通信服務(wù)企業(yè)的關(guān)注,。

  這些老玩家們雖然可以提供物聯(lián)網(wǎng)服務(wù),但普遍面臨著代價高,、部署慢,、投資回報少的窘境,難以實(shí)現(xiàn)合理的商業(yè)模式,。因?yàn)閷τ谖锫?lián)網(wǎng)用戶而言,,單價上的細(xì)小差別會對總體成本造成相當(dāng)大的影響。

  舉個例子,,生態(tài)監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)測需要運(yùn)用種類繁多的傳感器。中國幅員遼闊,、自然環(huán)境豐富多樣,,要想在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效的監(jiān)控,需要在森林,、濕地,、草原、海洋,、湖泊等環(huán)境中部署海量的傳感器,,然后用衛(wèi)星終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。如此一來,,需要的終端數(shù)量非常龐大,。

  如果每個衛(wèi)星終端單價低100元,,100萬個終端就會存在1億的差額,。如果每月服務(wù)費(fèi)相差10元,就是每月1千萬元,每年1.2億元的差額,。這樣的差距,,會對企業(yè)的采購決策產(chǎn)生決定性影響。而百萬量級終端,,在物聯(lián)網(wǎng)市場上只不過是滄海一粟,。

  老玩家們無法充分滿足的物聯(lián)網(wǎng)市場,讓具備新型商業(yè)模式的初創(chuàng)企業(yè)找到了發(fā)展立足點(diǎn),。低軌衛(wèi)星星座正在成為有史以來商業(yè)航天領(lǐng)域規(guī)模最大的投資活動之一,。

  活躍于衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)市場的新玩家包括國外的Astrocast、Myrioata,、Lacuna,,國內(nèi)的天儀研究院、九天微星,、銀河航天,、微納星空等。他們的差異化競爭優(yōu)勢在于低成本,、低功耗,、低延遲,非常適合為廣泛分布于各個國家和地區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)終端提供直連衛(wèi)星的服務(wù),。

  對于這些新型衛(wèi)星初創(chuàng)公司來說,,物聯(lián)網(wǎng)市場是一個利潤豐厚的沃土,他們不必承擔(dān)老玩家們的資本支出負(fù)擔(dān),,相對來說可以輕裝前進(jìn),。

  有一點(diǎn)必須承認(rèn)的是,衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)雖然前景廣闊,,但風(fēng)險同樣巨大,。這是一個資金密集型產(chǎn)業(yè),即便在合理的商業(yè)模式下,,一家企業(yè)要籌集到足夠的資金來覆蓋衛(wèi)星星座的成本,,同時還要準(zhǔn)備足夠的資金來應(yīng)對發(fā)射失敗和衛(wèi)星故障帶來的意外成本,壓力是巨大的,。

  根據(jù)加拿大北方天空咨詢公司的測算,,衛(wèi)星星座普遍需要50億美元投資才能堅(jiān)持到盈虧平衡點(diǎn);而SpaceX自己估算的Starlink星鏈星座建設(shè)資金高達(dá)100億美元,。

  03 天地物聯(lián)網(wǎng)互補(bǔ)共生

  連接,,是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中非常重要的一環(huán),物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)早已習(xí)慣了各種通信技術(shù)的互補(bǔ)和共存,。

  衛(wèi)星與地面物聯(lián)網(wǎng)的共生,,將為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供遍布時空,更加周密和無縫的連接。

  在地面,,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要依靠移動通信基礎(chǔ)設(shè)施的安裝部署和運(yùn)行,,這一網(wǎng)絡(luò)覆蓋率具有可見的天花板。

  根據(jù)各種調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,,在世界范圍內(nèi)總有地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的死角,。很多發(fā)達(dá)國家,比如意大利,、法國和德國等,,網(wǎng)絡(luò)覆蓋率不超過70%。在全球范圍內(nèi),,覆蓋率超過50%的國家和地區(qū)只有83個,。

  今年2月,中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(CNNIC)發(fā)布第47次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告》顯示,,截至2020年12月我國互聯(lián)網(wǎng)人口普及率已達(dá)70.4%,。但是,國內(nèi)還有很多山地,、草原,、高原、戈壁,、沙漠,、海洋等地區(qū)沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋。如果算上海洋面積,,中國還有超過60%的國土面積沒有移動通信信號覆蓋,,現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)只覆蓋了本土陸地和近海。此外還有山區(qū),,邊境,,沙漠等地區(qū),網(wǎng)絡(luò)覆蓋并不理想,。

  因此物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不能僅僅用地面手段來解決網(wǎng)絡(luò)接入問題,,這就為衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)留出了市場機(jī)會,。相比之下,,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)恰恰可以解決上述地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋,以及船舶,、飛機(jī),、科考的寬帶通信問題,是地面移動通信的有益補(bǔ)充,。

  正在準(zhǔn)備發(fā)射的SpaceX星鏈衛(wèi)星集群

  根據(jù)弗勞恩霍夫集成電路研究所(Fraunhofer Institute for Integrated Circuits)的分析,,在兩種典型場景中,衛(wèi)星與地面物聯(lián)網(wǎng)的搭配將產(chǎn)生較好效果:

  第一種是在地面物聯(lián)網(wǎng)無法或難以覆蓋到的區(qū)域和場景。比如跟蹤從中國運(yùn)往加利福尼亞的集裝箱時,,唯一的方法是使用衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng),。

  第二種是雖然存在地面物聯(lián)網(wǎng)覆蓋,但必須跨越A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的多個網(wǎng)絡(luò)的場景,。比如在歐洲多個國家之間執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)的卡車司機(jī),,通常需要為沿途的多個連接服務(wù)提供商付費(fèi),性價比和易用性不高,,這時天地物聯(lián)網(wǎng)搭配使用將提供很好的助力,。

  從市場規(guī)模來看,美國衛(wèi)星行業(yè)咨詢公司NSR預(yù)測,,2022年將有1億至2億臺物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有接入衛(wèi)星的需求,。麥肯錫公司預(yù)測,衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)值在2025年可達(dá)5600億美元至8500億美元,。

  國內(nèi)的衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)同樣蓬勃發(fā)展,。2020年4月,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)被國家發(fā)改委劃定為“新基建”信息基礎(chǔ)設(shè)施之一,。業(yè)界認(rèn)為,,這標(biāo)志著2020年成為我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)元年,并預(yù)計其將成為貫穿“十四五”的重要投資陣地,。

  寫在最后

  劃個重點(diǎn),。

  第一,SpaceX對Swarm公司的這次收購對于衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義,,是市場開始走向整合,,逐步形成寡頭的信號。

  第二,,全球提供衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的企業(yè)有近百家,。物聯(lián)網(wǎng)的興起,價格瓶頸的突破,,地面網(wǎng)絡(luò)廣大盲區(qū)的存在,,為衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。

  第三,,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不能僅僅用地面手段來解決網(wǎng)絡(luò)接入問題,,衛(wèi)星與地面物聯(lián)網(wǎng)的共生,將為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供遍布時空,,更加周密和無縫的連接,。

  參考資料:

  1.The Tiny Satellites That Will Connect Cows, Cars and Shipping Containers to the Internet,作者:Christopher Mims,,來源:WSJ

  2.SpaceX to acquire Swarm Technologies,,作者:Jeff Foust,,來源:SpaceNews

  3.Satellite IoT: A Game Changer for the Industry,作者:Hub Urlings,,來源:satellitemarkets.com

  4.Companies to watch in the Satellite and Space Technology Markets 2021,,來源:neuco

  5.Satellites Can Be a Surprisingly Great Option for IoT,作者:MICHAEL KOZIOL,,來源:spectrum.ieee.org

  6.深度報道:第1個從太空發(fā)回的LoRa信號(含視頻),,來源:物聯(lián)網(wǎng)智庫

  7.低軌物聯(lián)網(wǎng)星座,想說愛你不再難--低軌星座的銥星陰影,,來源:C114通信網(wǎng)

  作者:彭昭(物聯(lián)網(wǎng)智庫創(chuàng)始人&云和資本合伙人)

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