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《卫星通信技术》课堂20.低轨卫星物联网
比尔·盖茨（BillGates，1955年10月28日-）1995年在《未来
之路》（TheRoadAhead）一书中提及类似物品互联的想法。1999
年，美国麻省理工大学Auto-ID研究中心的创建者之一的Kevin
Ashton教授在他的一个报告中首次使用了“InternetofThings”这
个短语。2003年，“EPC决策研讨会”在芝加哥召开，EPC是英文
ElectronicProductCode，即产品电子代码的意思。该会议作为物联
网领域的第一个国际会议，得到了全球90多个公司的支持。2009年
1月IBM提出了“智慧地球”的构想，其中物联网是不可缺少的一部
分，美国将其提升到国家战略。
简单地说，物联网是基于互联网的利用传感器技术、数据通信技
术构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网——Internet
ofthings（缩写：IOT）。
传感器联网应用的历史最早可以追溯到上世纪六十年代，美军在
越南战争中用飞机投放了伪装成树枝的传感器——热带树，只要车辆
经过，传感器测出目标产生的振动和声音，自动发送到指挥中心。至
今大多数人还不清楚传感网与物联网的区别。其实，物联网就是升级
版的传感网。其架构如图：
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物联网的感知、传输、应用三个层面涉及到包括互联网、计算机、
云计算、大数据、搜索引擎、人工智能、传感器、RFID智能识别、数
据与信号处理、嵌入式系统、软件、操作系统、无线通信、安全与隐
私、电源与能量储存等等核心技术。
近几年提出的低轨卫星物联网，其实就是为物联网的传输层提供
一种利用低轨卫星传输信息的手段。读者朋友们也许会问：用于物联
网信息传输的低轨卫星与一般的低轨通信卫星有什么不同？这个问题
与用于物联网的地面网络与地面通信网络之不同类似。地面通信网不
加改造直接应用与物联网是不合适的，其主要原因是人所用的通信设
备侧重于通信质量和容量，而物联网终端往往特别侧重于微小型化和
低功耗，有时甚至会提出几年不换电池的使用要求。一般的地面网有
许多开销用于保障通信的可靠性，比如TCP/IP协议栈，比如移动通信
的寻址等等。这样的通信方式往往与低功耗目的相悖。因此地面物联
网传输层发展出一系列的低功耗广域网（LowPowerWideArea
Network）技术，比如:
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另外还有WAVIoT，cellular，Neul，Nwave，Weightless-P和
Weightless-N等等。其中关键是采用省电模式（PowerSaving
Mode，缩写PSM）来改造通信协议。使得微小型终端采用一种最优
化策略在三种状态之间切换：
终端处于空闲状态时，非但不发送数据，而且也不接收数据，处
于“静默”状态；终端处于PSM状态时，设置一些寻呼窗口，接收寻
呼的下行数据；终端处于连接状态时，开始进行数据通信。状态切换
方式针对业务类型优化设计，以达到节约功率的目的。只有照此协议
进行通信的地面网络才适合物联网。同样，低轨卫星物联网的关键技
术也是如何实现PLWAN。
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