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面向全球和区域直达卫星物联网服务的稀疏卫星星座设计
摘要 — 在本文中，我们介绍并设计了用于直接卫星物联网 (DtS-IoT) 的稀疏星座。DtS-IoT 不需要地面基础设施，因为设备直接连接到充当轨道网关的低地球轨道卫星。稀疏星座的关键思想是通过 (i) 适当确定资源受限的 IoT 服务中存在的传输延迟，以及 (ii) 最佳定位轨道网关，显着减少在轨 DtS-IoT 卫星的数量。首先，我们分析 LoRa/LoRaWAN 和 NB-IoT 标准，并推导出两个连续经过卫星之间最大间隙时间的实际约束。然后，我们引入并优化了一种算法来设计稀疏 IoT 星座的准最优拓扑。最后，我们将我们的设计应用于全球和区域覆盖，并分析延迟、轨道平面数量和卫星总数之间的权衡。结果表明，考虑到 3 小时和 2 小时的间隔，稀疏星座仅需传统密集星座所需卫星数量的 12.5% 和 22.5%，即可提供全球范围的物联网覆盖。此外，我们还表明，对于 LoRa/LoRaWAN 和 NB-IoT，仅需 4 颗卫星和 3 颗卫星即可实现非洲和欧洲的特定区域覆盖。
卫星直达设备技术需要经历四个阶段才能充分发挥其潜力
随着 D2D 功能的发展以及语音和宽带数据服务的商业化，将释放出更多的收入机会。在该技术的早期阶段，服务将是基本的，仅限于紧急情况和短信。因此，最终用户为这些早期服务付费的意愿可能有限。然而，当数据和语音功能可用时，将会出现一个巨大且可访问的市场。例如，休闲旅行者、农村居民、物联网、急救人员和许多其他希望在有限的地面网络覆盖范围之外保持联系的人的需求将提高市场渗透率和采用率。当覆盖范围遍布全球、连接可靠且数据速度一致时，巨大的收入机会就在眼前。
卫星直达设备：移动运营商的新差异化和增长引擎
提供非地面移动服务的移动网络运营商 (MNO) 有机会提高用户参与度、实现新的物联网和企业服务或保护关键链路。目前，MNO 创造经济和社会价值的能力受到其网络覆盖范围的限制。卫星直连设备服务的出现将使移动服务真正无处不在。卫星直连设备服务仍处于起步阶段，但其功能正在迅速发展。MNO 需要迅速采取行动，实施卫星直连设备服务战略，以区别于竞争对手，并抓住这一机会，未来 10 年，该机会将累计价值 931 亿美元。
