当森林里的野火监测传感器、海洋中的浮标设备想要联网时，传统5G网络却“爱莫能助”——全球70%的面积是海洋和荒漠，地面基站覆盖成本太高。而我国浙江大学团队最新研究显示，通过低地球轨道（LEO）卫星构建卫星物联网（Satellite IoT），可实现这些偏远地区设备的全球无缝连接，解决416亿设备（2025年预测）的联网难题。相关成果近日发表于《Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering》，为“万物互联”提供了太空解决方案。
地面网络“够不着”，卫星IoT成“偏远地区救星”
你家的智能手表能联网，是因为城市里密布的5G基站，但森林火灾传感器、远洋货轮 tracker 却没这么幸运。传统地面IoT网络如同“城市公交”，只覆盖人口密集区，而占地球表面积70%的森林、海洋、荒漠等“无人区”，因建设基站成本高（每平方公里超10万元），长期处于“网络盲区”。
“卫星IoT相当于‘太空Wi-Fi’，用LEO卫星当信号塔。”研究团队解释，LEO卫星距离地面400-2000公里，信号延迟低于10毫秒，比同步轨道（GEO）卫星快30倍，且单颗卫星可覆盖数百万平方公里。例如，一颗LEO卫星就能监控太平洋上的上千个浮标，而传统基站需要在海底铺设光缆，成本是卫星方案的10倍。
五大挑战像“拦路虎”，免授权接入+NOMA技术来破局
卫星IoT虽好，却面临“海量设备挤网络”等难题：全球设备2025年将超416亿，传统卫星通信一次只能连几千台设备，如同“窄马路堵车”。团队针对性提出解决方案：


免授权随机接入：设备“不用排队直接上车”
传统网络接入需“四次握手”（类似“先买票再上车”），延迟超4毫秒。免授权接入让设备直接发送数据，卫星通过压缩感知算法“点名”活跃设备，像“老师在课堂上快速认出举手的学生”。实验显示，该技术可识别10%活跃设备（符合IoT设备“偶尔联网”特性），平均错误率低于1%，比传统方法快3倍。


非正交多址（NOMA）：“多人共享一条车道”
传统正交多址（如FDMA）像“单车道一人一车”，频谱效率低。NOMA让多个设备共享同一频段，通过功率差异区分信号，如同“快慢车共享车道，快车优先通行”。数据显示，NOMA比FDMA总功耗降低20%，在相同频段可多连50%设备。


高移动性+低功耗：卫星IoT的“生存技能”
LEO卫星以2.8万公里/小时高速移动，比高铁快20倍，设备稍不注意就会“掉线”。团队开发“多卫星软切换”技术，让相邻卫星像“接力赛”般传递信号，避免服务中断。同时，设备采用“短数据包传输”（每次仅发送几百比特，如传感器数据），功耗降低至23dBm以下，电池可续航10年，相当于“手机只发短信不刷视频”。
在海洋监测实验中，搭载NOMA技术的卫星IoT系统，成功连接500个浮标设备，数据传输成功率达98%，延迟控制在5毫秒内，而传统卫星方案成功率仅75%。
未来：天地一体化IoT，从地球到深空
论文指出，卫星IoT的下一站是“天地融合”：与地面5G网络联手，城市用5G，偏远地区用卫星，实现“一张网覆盖全球”。例如，森林防火传感器通过卫星联网，数据实时传回指挥中心，比人工巡检快1小时发现火情。
更远的未来，卫星IoT还将与深空通信网络结合，支持月球、火星基地的设备联网。“就像从‘城市Wi-Fi’升级到‘星际互联网’，”团队表示，“这不仅能监测地球，还能助力深空探索。”

来源: 信息与电子工程前沿FITEE