摘要：在新战略的指引下，北京联通面向6G空天地一体组网提早布局，依托全国领先的5G+高低轨融合卫星互联网底座，研发卫星物联网平台，高质量做深大联接。经充分迭代验证，联通卫星物联网可以实现低成本覆盖我国全境及周边海域，深入推进千行百业高质量数字化转型。
近年来，在数字化转型的浪潮推动下，全球物联网应用取得了越来越快的进展，基于卫星通信的万物互联，开始走向了公众视野。传统物联网主要以Wi-Fi、蓝牙、LoRa、Zigbee、NFC和Sigfox等通信技术为主，随着蜂窝移动通信技术的普及，基于蜂窝网络的物联网技术也走向前台，特别是在网络覆盖较为完善的我国。其中最具代表性的就是NB-IoT、LTE M，还有备受关注的5G。无论是基于逐步退网的2G、3G还是目前主流的4G、5G，现在我们已经实现的物联网还主要是城市内部的覆盖，城市以外的物联网应用仍是无人区。在城市的外围，有山水林田湖草沙......从生态环境建设到自然灾害的应急预警，从交通物流运输到能源传送的巡检监控，从野外勘查探险到突发事件的抢险应急等等，都缺乏网络覆盖，还有广阔的海洋和天空也同样缺乏网络信号。
我们都知道，地球表面积的71%是宽广的海洋，只有29%才是陆地。在陆地上，人类建设了那么多年的通信网络，也只不过覆盖了陆地面积的25%。而海洋上更是只覆盖了5%。虽然我国的通信网络建设全球领先，但我国领土70%的山地、高原、丘陵、荒漠、森林等场景网络覆盖还有很大欠缺。那么，问题来了。如果覆盖率这么低，我们凭什么“互联万物”？在没有地面通信系统信号覆盖的地方，想要开展物联网应用，该怎么办呢？
这就是卫星物联网的意义所在—借助卫星的广域覆盖能力，弥补地面通信系统的不足，实现更广阔的连接。
卫星物联网的规模化应用，离不开网络和终端两个重要基础。近年来，卫星网络技术进步很快。高通量卫星（HTS，High Throughput Satellite，20-1000Gbps）的出现，还有低轨（LEO，Low Earth Orbit）卫星星座的建设，大大提升了卫星通信的速率、容量以及覆盖。高通量卫星的带宽能力，比传统卫星（低通量，1-2Gbps以内）多了几倍甚至几十倍。它采用了更高的通信频段，更大的卫星搭载平台，更多的转发器，更先进的天线技术，现在已经成为各个国家发展静止轨道（GEO，Geostationary Orbit）卫星的首选。
在网络层面，北京联通按照市政府“南箭北星”的整体发展战略，整合京北卫星网络资源，建成了全国唯一的高低轨融合卫星通信网络，承载4/5G基站的速率、时延、抖动三大指标均为业内领先。其卫星互联网应用从2020年6月6日完成我国首次低轨卫星互联网与5G融合测试后，三年来陆续完成了5G专网与低轨卫星协同应用、高低轨卫星融合通信、5G与卫星编队交互通信等前沿课题，5G与高低轨卫星融合通信构建了全球领先的网络基础。
在终端层面，北京联通积极协调卫星终端设备厂商进行技术攻关，针对物联网业务发展急需解决的大联接问题，整合卫星通信最新技术进展，确定卫星物联网的最优方案，弥补地面通信系统的不足。
在传统的卫星通信中，终端站需要用一米左右，甚至更大口径的天线指向卫星才能建立卫星通信链路。近年来，相控阵技术在5G和卫星通信中海量应用，其具有的响应速度快、多波束扫描、扫描精度高等优点特别适用于卫星通信。尤其是以稀布阵、光控阵、数字阵、液晶阵为代表的低成本相控阵天线技术的逐步成熟，卫星通信摆脱了传统抛物面天线的束缚，在汽车、轮船、飞机、便携终端等载体上方便布置，甚至实现手机直连卫星。针对高轨卫星广覆盖和低轨卫星大速率低延迟的技术特点，北京联通分别进行了高低轨卫星物联网技术验证测试，协调厂家不断打磨、完善产品方案，解决测试中发现的问题。经多轮迭代、验证测试，综合考虑用户体验、产品性能和终端的便携、能耗、成本等多方面因素后，最终在常用宽波束卫星上实现用1张A4纸大小的动中通相控阵终端完成了物联网全场景应用验证，真正实现物联网的广域覆盖、随遇接入、万物互联。
结合物联网实际应用，经充分沟通验证确定了卫星物联网两个主要方式，分别是终端直连卫星和经关口站连卫星。
终端直连卫星，顾名思义就是指每个物联网设备都拥有自己的物联网终端，并且直接与卫星通信，适用于速率需求高、实时性要求高、对价格不敏感的用户；
经关口站连卫星，就是指多个物联网设备共享一套卫星物联网关口站，此关口站也只是一张A4纸大小，经过关口站转发再连接卫星，适用于速率需求低、实时性要求不高、特定区域内已经有物联网覆盖的用户。现网绝大部分物联网应用都可以适配在这两个场景中，实现了卫星物联网产品的标准化。
在位置较为偏僻，地面网络信号覆盖差的农场，部署卫星物联设备，采集农场风速、风向、温湿度、光照等参数，为农业种植，农业养殖提供更精确的数据。
智慧农业可以采用经关口站连卫星的方式解决广域农场覆盖问题，农场的环境监测、智能控制等低速传感器可将采集的信息汇总到卫星物联网关口站，经关口站连接卫星实现联网控制。大量的现场管理工作都可以由物联网终端实现，极大节省了人力物力成本，提高了管理效率。
野外科学研究依靠大量的传感器，如监测长白山林区野生动物、环境变化，因现场没有网络连接，相关数据、视频采用移动硬盘本地存储方式，预计数据存储满了再派人更换硬盘。这种方式没有时效性，不能及时发现观测目标动态，人员频繁上站一方面增加了科研成本，另一方面也增加了人身伤害风险。且海量数据依靠人工后期分析，影响了科研进展。卫星物联网可以把重要监控信息实时回传，并能接受远端控制，及时根据监测目标动态调整监控方案，监控数据可以上云端算力平台实时处理，极大提升了科研效率。
全国有9.8万多座水库，10万多座水闸，931万处农村供水工程，数量多、分布散，新技术可有效加强水利工程运行管理。卫星物联网助力智慧水利从拼体力到拼算力，防灾减灾调度更主动。水文监测点捕捉数据。雨量自动观测仪“紧盯”变动。雨势化作持续更新的数字，显示在雨水情遥测系统中。“过去靠人工测量、记录、计算，一趟得个把小时，如今只需5分钟，数据就能全部汇总。
结合大网资源实现水文自动化测报，数据跑在前面；自动预警平台，为群众转移避险赢得时间……新技术的运用，不断提升水旱灾害防御能力。契合水利部大力推进智慧水利建设，强化5G、物联网、大数据、人工智能等与水利工作深度融合。
我国地质条件复杂，滑坡、泥石流等自然灾害频发，对人民生命和财产造成了不可估量的损失，较多地质灾害频发区域都在无信号覆盖区且监测环境恶劣，急需无人区覆盖、低功耗、全天候不受天气影响的卫星通信手段，解决数据采集及监测问题。带有卫星通信能力的高性能地质灾害预警、土壤地质监测、气象环境监测等采集设备， 将为、江西、云南等地进行地质监测提供技术支撑，保证设备在恶劣天气影响下仍可稳定工作。
物联网在交通物流中应用广泛，它的规模可以小到车辆与人的通信，也可以大到监控全球公司的运输物流。可以采用多种物联网技术来跟踪货物、优化交付和运输路线、降低与物流效率低下相关的成本。结合天气预报和道路封闭等实时交通信息帮助运营顺利进行。在物流的运输、仓储、包装、装卸搬运、流通加工、配送、信息服务等各个环节实现系统感知、全面分析、及时处理以及自我调整的功能。智慧物流的实现能大大地降低各相关行业运输的成本，提高运输效率，增强企业利润。
企业都有自己的资产，需要对资产进行监测和管理。有些企业的资产分布较广，可能在偏远地区（例如野外林区、戈壁地区的油田、深山里的水电站等）。采用人力前往巡查，会产生较大的成本。而传统蜂窝基站覆盖并不完善，特别是我国有很多跨国企业的境外机构。这时候，就可以让数据采集终端通过卫星通信，及时上报企业资产的数据和状态。
现在很多农林牧渔场景都是规模化运作，面临着大面积、远距离等问题，同时农业场景对环境的要求也很高，需要实时对温湿度、土壤成分等进行严格监测。很明显，矛盾产生了。人力所能采集到的数据不仅在准确性上有待考究，同时效率低、成本高。所以，卫星物联网成为了解决这个矛盾的新思路。在畜牧业场景，对大量的牲畜进行放牧，也可以借助卫星物联网，防止牲畜走失。野生动物保护、重要植被保护，道理也是一样。卫星物联网可以大大提升保护效率，降低成本。
以国家电网川藏线为例，以前都是使用直升机及车辆进行川藏线特高压电力塔巡检工作，由于川藏线米，接近直升机飞行高度极限，稍微有温度极具变化、强风、霜冻、暴雪等现象出现为直升机及地面人员巡检带来极大风险。大范围的天气预报在高原地区、尤其是垭口、山顶基本不具备参考性，而且危险地区基本没有手机信号覆盖，无法及时采集当地信息。
此时就可通过卫星回传气象信息，积累垭口风力、风向（具备湍流预警功能）、压强、温度、湿度及降雨数据，获得气象基础数据，为电力巡检人员提供积累区域气象数据，时刻掌握区域气象信息动态。
海洋浮标、风力发电、光伏发电、海产养殖等场景都可以广泛应用。通过追踪洋流运动，测量海洋表层下面设定深度的平均海流和表层温度、盐度等数据，利用通信卫星传输北斗/GPS位置及温度盐度数据给地面监控站。可应用于海洋洋流研究、溢油等污染扩散追踪、海洋渔业监测、海洋搜救等领域。
升级优化多源卫星大数据处理、构建基于船舶位置的大数据分析能力，融合人工智能、大数据计算等技术，提供面向航海保障的数据支撑服务，为海事安全监管和支撑航运经济发展提供有效服务。可通过运用AIS、北斗定位数据，经过大数据分析，获得证据并推算走私船舶运行位置，协助相关部门调取船舶航行数据，为打击海上走私，越界等违法行为提供帮助。
卫星物联网应用广泛，是地面物联网的强有力补。
