当沙漠中的气象站、深山中的地震传感器想要联网时，传统网络要么“够不着”，要么“耗电快”——这些设备往往电池寿命不足2年，且卫星信号因卫星高速移动频繁中断。我国浙江大学团队最新研究显示，通过低地球轨道（LEO）卫星构建的卫星物联网（Satellite IoT），结合多卫星协作切换和超低功耗设计，可让设备续航超10年，切换成功率达98%，为偏远地区“万物互联”扫清关键障碍。相关成果近日发表于《Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering》。

高移动性+低功耗：卫星IoT的“生存考验”

LEO卫星以2.8万公里/小时的速度绕地球飞行，比高铁快20倍，就像“高速移动的信号塔”。传统设备与卫星通信时，如同“追着跑车打电话”，信号极易中断。同时，偏远地区设备更换电池成本极高（沙漠地区单次维护费用超万元），要求电池寿命必须突破10年，这对功耗控制提出严苛要求——发射功率需低于23dBm，相当于手机信号的1/100。

“卫星IoT必须同时解决‘追得上’和‘耗得起’两大难题。”研究团队解释，传统卫星通信采用“硬切换”（断开旧连接再连新卫星），切换时延超500毫秒，而IoT设备需要毫秒级切换；功耗方面，传统卫星终端发射功率普遍超30dBm，电池寿命仅1-2年，远不能满足需求。

两大创新技术：卫星“接力赛”+“短短信”传输

团队针对性开发解决方案，破解高移动性和低功耗瓶颈：

多卫星软切换：像“接力赛”般无缝传信号
通过相邻LEO卫星协作，设备在卫星切换时保持双连接，如同“交接棒时不松手”。具体来说，当一颗卫星即将飞出通信范围时，提前与下一颗卫星建立连接，数据通过星际链路无缝转发。实验显示，该技术将切换成功率从传统硬切换的75%提升至98%，时延控制在5毫秒内，满足森林火灾监测等时延敏感场景需求。

短数据包传输+休眠调度：设备“只发短信不刷视频”
IoT设备采用“短数据包”传输（每次仅发送几十至几百比特，如温度、位置数据），像“发短短信”而非“视频通话”，配合周期性休眠（每天仅激活几分钟），功耗降低至23dBm以下。搭载该技术的传感器，在模拟沙漠环境测试中，电池续航达10.2年，是传统卫星终端的5倍。

实验验证：500个荒漠传感器稳定联网

在新疆塔克拉玛干沙漠部署的实验中，500个搭载新方案的气象传感器表现亮眼：

• 续航突破：采用短数据包和休眠调度，设备平均电流仅8μA，电池理论寿命达10年，远超行业平均的2-3年；
• 切换可靠：在卫星过境切换时，数据传输中断时间从200毫秒缩短至5毫秒，未出现数据丢失；
• 广覆盖低成本：单颗LEO卫星覆盖面积达150万平方公里，部署成本仅为地面基站的1/10，适合荒漠、海洋等偏远地区。

未来：从地球荒漠到月球基地的“星际物联网”

研究团队指出，卫星IoT的下一个突破将是“天地一体化网络”：与5G/6G地面网络融合，城市设备用地面基站，偏远地区用卫星，实现“一张网覆盖全球”。例如，青藏高原的地震传感器可通过卫星实时回传数据，而城市中的共享单车仍用地面网络，成本降低40%。

更长远来看，该技术可延伸至深空探测——未来月球基地的传感器，可通过绕月卫星组成物联网，实现新能源、环境等数据的实时监测。“从沙漠气象站到月球基地，卫星IoT正在重新定义‘万物互联’的边界。”团队表示。

来源: 信息与电子工程前沿FITEE