十年前，低功耗广域物联网（LPWAN）进入业界视野，这一赛道开启了群雄逐鹿的过程，虽然各类技术层出不穷，但最终3GPP阵营和LoRa阵营占据了主导，基本覆盖了大部分低功耗广域连接场景，前者代表性技术包括NB-IoT和LTE-M，后者借助LoRa联盟推出的LoRaWAN规范和众多厂商私有化LoRa协议为用户提供服务。

如今，以卫星通信为代表的非地面网络（NTN）成为物联网的一个热点领域，通过卫星物联网，为此前服务不足的地区提供无处不在的连接解决方案。而在卫星物联网发展过程中，3GPP阵营和LoRa阵营又一次相遇，借助各自的技术体系不断推进商用。目前，卫星物联网还处于起步阶段，这一次基本没有其他LPWAN阵营的加入，主要是NB-IoT和LoRaWAN在天上的角逐。

LoRa阵营拓展卫星物联网由来已久

早在2018年，LoRa阵营的支持者就在探索LoRa用于卫星物联网下应用的可能性，在一次验证中，LoRa接收机捕捉到了从低轨卫星传来的信号。彼时，LoRa技术得到全球广泛支持，已经在数十项LPWAN技术竞争中表现突出。卫星物联网的成功验证，提升了LoRa阵营进一步扩大影响力的信心。

2022年2月，LoRa联盟宣布LoRaWAN协议支持LR-FHSS (长距离-跳频扩频) 功能，同时，LoRa芯片厂商Semtech也宣布LoRa芯片支持LR-FHSS，通过LoRa芯片与网关的软件升级，可以显著提升网络容量和抗干扰能力，实现从传感器到卫星的低功耗、可靠的直接通信。

2024年，LoRa联盟的3家会员已开启了NTN LoRaWAN的商业化，这三家厂商分别为EchoStar Mobile、Lacuna Space和Plan-S。

其中，Lacuna Space这家公司率先将LoRaWAN从地面技术演变为NTN技术，率先实现了LoRaWAN 卫星物联网规模化覆盖并形成商业化服务。一个最为典型的案例就是Lacuna Space提供的威尔士泰菲河水污染监测项目的服务，由于这条河流跨越120公里，途径很多乡村和山谷，多个区域没有地面通信覆盖，采用卫星物联网能够弥补这一缺陷。

EchoStar Mobile在欧洲提供物联网和移动卫星服务，并计划在美国提供相关服务。该公司对外分享了资产跟踪、精准农业、海上连接、野火和关键基础设施监控等案例，其中野火检测实现了实时数据触发实时行动，该公司一家客户凭借其野火预防解决方案获得了今年世界移动通信大会重要奖项，以表彰其气候行动的最佳移动创新奖。EchoStar也通过双模服务提供无缝连接，在卫星频段和地面频段提供双重连接，允许 物联网设备根据可用性在网络之间自动切换。

Plan-S是一家位于土耳其的公司，在一个电表监控案例中，该公司与土耳其的能源公司合作，在GSM覆盖率较差的偏远地区读取智能电表，将抄表成本降低了25%，并将总碳足迹降低了50%，减少实地访问还通过减少偏远地区发生事故的可能性来提高工人的安全性。

LoRa联盟拥有多个委员会和工作组来支持NTN LoRaWAN，其技术委员会、卫星工作组和监管工作组不断致力于增强和倡导 LoRaWAN 功能，以支持卫星连接。

当然，NTN LoRaWAN也存在多方面挑战，其中一个最显著的挑战就是无线电频率。LoRaWAN技术是在免许可的ISM 频段上工作，在引入了LEO（近地轨道）卫星时，卫星通信也在免许可频段运行。免许可的ISM 频段的一个最大好处是访问便捷、成本低，但也存在不少缺点，一个典型的缺点是容易受到干扰。此外，面许可近端仍然受到监管的约束，比如一些国家对于下行链路使用也有所限制。LoRa联盟的卫星工作组的一项工作是专注于实现免许可和许可频段之间的互操作性，通过倡导纳入许可频段，来解决可靠、大规模卫星物联网部署的需求。

3GPP 阵营构建5G IoT NTN的强大生态

3GPP阵营相关机构持续推动NTN标准的制定和商业化，目前已取得显著成效，而且3GPP阵营的支持者群体越来越多。

早在R15标准研究阶段，NTN就被纳入了研究范畴，3GPP发布了技术报告，探索NR支持NTN的可行性，报告对NTN部署场景和相关网络架构进行定义，对于支持频段、终端设备等在内的通信模型进行了初步研究。R16阶段，3GPP组织进行NTN系统解决方案研究，包括对核心网、接入网和终端能力的要求，定义了NTN组网架构，讨论了对于各类协议和接口协议的增强需求，奠定了发展路线。

R17阶段5G NTN迎来了实质性进展，基于前期研究积累，3GPP正式启动NTN规范版本制定，并与2022年6月实现版本冻结。R17针对NTN的研究涵盖了无线接入网、承载网、核心网、终端等方面的标准制定，针对宽带接入和窄带物联网2类场景，形成了NR NTN和IoT NTN两个方向，标志着NTN和5G融合发展正式启动。

R18阶段，3GPP组织推进NTN进一步增强，其中针对IoT NTN，采用移动性增强技术，研究改进接入和移动管理功能增强对不连续覆盖的支持。R19版本的研究则关注星上再生模式，增强对于新的卫星通信场景的研究。

在R17冻结后，大量卫星通信运营商快速拥抱3GPP标准，推出相关服务。lobalstar、Skylo、Sateliot和OQ Technology等创新型卫星运营商是3GPP阵营IoT NTN的拥护者，而诸如铱星公司这类老牌卫星厂商也启动了IoT NTN项目。

2024年2月，美国卫讯公司（ViaSat）、Terrestar Solutions、Ligado Networks、Omnispace和Yahsat五家知名的卫星运营商发起了移动卫星服务协会，该协会将对于全球统一的标准和规则建设作为工作重点。值得关注的是，该协会在多个场合专门提到了3GPP标准，可见3GPP NTN标准成为该组织最关注的全球统一标准，例如在新闻稿中协会就提出将推动3GPP标准扩展移动网络运营商和OTT厂商服务覆盖的范围，也提出其拥有的频谱有一定的优势，包括能够推动现有卫星网络立即提供NB-IoT服务，推动5G NR服务，培育一个由解决方案提供商组成的D2D生态系统。

另外，马斯克旗下的星链（Starlink）是一个重要的角色，该公司的技术路线对于卫星物联网会产生显著影响。从Starlink的官网可以看出，该公司宣布2025年将推出物联网服务，这一服务不需要硬件做专门的改变，能够兼容现有的LTE Cat 1、LTE Cat 1 bis和LTE Cat 4等模组。Starlink这一服务，源于该公司与美国运营商T-Mobile在蜂窝网络方面的合作，Starlink可以借助T-Mobile的LTE频段，无需对LTE终端进行更改。

卫星通信服务采用3GPP阵营技术，将能够利用蜂窝通信领域标准化产品、组件的大型生态系统，为技术供应商提供了在设备间快速扩展和兼容性的机会。同时，也可以有效利用蜂窝通信产业链与用户群，快速扩大天基网络的用户群体，从而摊薄天地一体化网络建设、维护、推广的成本。3GPP阵营多年来推动全球移动通信的普及，拥有广泛的“群众基础”，这一规模是其他通信技术阵营无法比拟的，3GPP阵营依赖这一优势来扩大其在NTN领域的影响力。

笔者曾在《卫星物联网：奢侈的业务、有限的连接、拥挤的赛道》一文中提出，卫星物联网连接数占物联网总连接数的比例仅为0.1%，虽然卫星物联网单个连接价值较高，但有限的连接数让该领域的市场规模保持在一定水平。IoT Analytics预测到2026年卫星物联网年市场规模为10亿美元，这10亿美元将被提供卫星物联网连接服务的众多运营商瓜分，这个赛道显得有些“拥挤”。

不过，我们仍然要充分认识到，卫星物联网作为物联网市场中必不可少的领域，在连接和通信的基础上还有很多应用服务未得到挖掘。卫星物联网连接和通信是基础，而通过其获得的各类数据具有独一无二的价值，以及各类场景能够拓展更丰富的服务。因此，3GPP阵营和LoRa阵营坚决投入多方面资源布局NTN业务，或许未来针对卫星物联网数据和场景服务进行创新，形成新的业态。这次，NB-IoT和LoRa的争夺领域在“天上”，未来能够形成什么样的市场格局，我们拭目以待。