蓝牙天网——全球首次地面蓝牙连接卫星

广电视听科技专题 《蓝牙天网——全球首次地面蓝牙连接卫星》 1 2024年5月 【蓝牙天网】全球首次地面蓝牙连接卫星 ——普通蓝牙设备600公里超远距离通信 一、技术概况 今年3月4日，哈勃网络（HubbleNetwork）通过SpaceX的Transporter-10任务，将两颗卫星送入轨道，随后该公司通过3.5毫米的蓝牙芯片，在600公里的距离内接收到信号。 哈勃网络成为史上第一家直接与卫星创建连接的蓝牙，这对于该公司来说是一项重要技术验证，有可能让全球任何地方的数百万台设备都可以连接。一旦投入运行，客户只需将其设备的芯片组与一个固件集成，就可以连接到哈勃公司的网络。 图1有史以来第一个从太空接收到的蓝牙信号的图像 如果哈勃网络的蓝牙卫星系统可以良好运行，无疑将会打开大量非蜂窝工业、科学和医疗(ISM)射频设备直连卫星的大门。这将是一张比蜂窝网络规模大的多的物联网。 二、公司简介 哈勃网络成立于2021年，由Life360联合创始人艾力克斯·哈罗（AlexHaro）、Iotera创始人班·怀尔德（BenWild）和航空航天工程师约翰·金（John Kim）组建。 图2哈勃网络团队 该公司在2022年冬季加入了YCombinator的加速器计划，并于去年3月完成了2000万美元的A轮融资。哈勃的首项创新是开发出软件，让现成的蓝牙芯片能以极低的功耗实现长距离通信。 表1哈勃网络融资情况 在太空领域，该公司还获得了一种可以安装在小型卫星上的相控阵天线的专利。卫星的相控阵天线就像一个放大镜，可以让地面上现成的蓝牙芯片拾取低功率信号，从而实现与哈勃卫星通信。 该团队还必须解决与多普勒效应相关的问题，即通过无线电波交换数据的快速移动物体之间会出现频率不匹配。 三、发展规划 哈勃网络表示，现有物联网设备耗电量大、运营成本高、缺乏全球连接能力。这些都是当今激活蓝牙的设备面临的根本限制，并且阻碍了许多行业将物联网应用于其业务。需求确实存在，可以利用现有的低功耗、低成本传感器开发无数应用，而无需额外昂贵的太空硬件。 哈勃网络计划在今年夏天的SpaceXTransporter-11任务中发射第三颗卫星，并在Transporter-13上发射第四颗卫星。哈罗称这四颗卫星将组成“测试星座”，有些客户已经开始进行一些小规模的试验，正在激活他们设备与哈勃网络的连接功能。这家创业公司计划在2025年第四季度或2026年初一次发射另外32颗卫星，但发射服务商尚未选定。 这36颗卫星将组成哈勃公司首个“正式星座”，它们将使全球任何地方的用户每天都能连接到哈勃卫星约2-3小时。也就是说，准备就绪后，该星座将允许每天至少八次与哈勃卫星进行蓝牙连接。 该公司计划在未来两年半增至68颗卫星，实现15 分钟延迟。并最终发射300颗卫星，连接10亿台蓝牙设备。 图3哈勃公司位于地面测试室的其中一颗卫星 四、未来前景 哈勃网络表示：未来可以通过软件更新的方式，让任何现有蓝牙设备连接到该公司的卫星网络上，这样即便没有蜂窝网络也能实现网络覆盖。该公司声称已经解决了全球连接问题，将电池消耗减少了20倍，运营成 本减少了50倍。该公司的目标是连接全球十亿台设备，并利用其技术改变各个行业。 哈罗补充道：“我们的使命是建立世界上第一个真正全球化、经济高效且电池效率高的网络，这一技术突 破向前迈进了一大步。 该公司的联合创始人兼首席技术官BenWild提到：“我们的创新方法允许对现有的蓝牙设备进行改造，无需任何硬件修改即可将数据传输到哈勃网络，从而开创了连接的新时代。”蓝牙设备每年售出近50亿台，这种新连接的影响可能是巨大的。 哈勃网络表示：无需额外昂贵的太空硬件，可以利用现有的低功耗、低成本传感器开发无数应用。该公司表示目前已经和消费设备、建筑、基础设施、供应链、物流、石油和天然气以及国防等领域的客户试点展开合作。从农业（农民可以更多地利用现有的低功耗、低成本传感器，而不需要额外昂贵的太空硬件）到国防（安全可靠的通信至关重要），其影响是深远的。 支持太空的蓝牙设备前景一片广阔。这家创业公司表示，其技术可用于包括物流、牲畜关注、宠物智能项圈、儿童GPS手表、车辆库存、建筑工地和土壤温度监测等市场。哈罗表示，最容易切入的是那些即使每天只需要一次网络连接覆盖的行业，例如石油和天然气行业的远程资产监控。随着星座规模的扩大，哈勃网络将把注意力转向可能需要更频繁更新的领域，例如土壤监测， 以及老年人跌倒监测等需要持续连接的应用范例。 从细分市场来看，能发现目前蓝牙物联网的市场相对较分散，很多垂直领域还处于发展早期阶段，市场尚未起量。截止到2022年，蓝牙市场应用规模相对较大的三大类设备主要是“个人蓝牙消费类电子产品”、“资产/人员跟踪类设备”、“蓝牙智能家居类设备”。蓝牙天网如果成功，将为位置服务以及B端的蓝牙产品带来可观的增长。 表2蓝牙物联网细分市场出货量情况及预测 五、技术分析 （一）“蓝牙天网”计划概要 愿景：地面蓝牙设备通过卫星互联为一张全球大网频段：2.4GHz（蓝牙硬件不修改，只能采用标准蓝 牙频段） 通信体制：低功耗蓝牙 地面蓝牙设备所需改动：仅固件升级，无需硬件改 动 技术诀窍1：降低bit率 技术诀窍2：每颗卫星有数百个天线 卫星发射计划：首发4颗卫星，2024乘坐SpaceX 搭车发射任务，存储转发蓝牙消息，6小时延迟。未来两年半增至68颗卫星，15分钟延迟。最终300颗卫星， 连接10亿台蓝牙设备。 （二）“蓝牙天网”与传统卫星网络的区别 传统的卫星互联网，是以卫星网络作为接入网络的互联网及服务，是卫星通信技术与互联网技术、平台、应用和商业模式结合的产物。其连接方式是使用终端通过卫星热点接入互联网，或通过卫星基站接入运营商的移动互联网。卫星互联网的类比对象应该是4G、5G等， 主要目的是为地震、偏远地区、海上等特殊场景提供通信保障的技术，弥补了5G的不足。 而哈勃网络的蓝牙天网，其核心科技是一个简单的固件（softwareframework），它可以使目前全球所有装有低功耗蓝牙（Bluetoothlowenergy，BLE）芯片的传感器或设备直接接入该公司的卫星网络，并自动提取设备的数据，不需要额外的硬件改变，像是专有的调制解调器或定制芯片组。 也就是说，蓝牙用户不需要额外添加任何的硬件，只靠对软件架构的调整就能实现真正意义上的全球连接。对此，哈勃网络的CEO，AlexHaro表示，公司通过降低比特率和每秒传输的数据量等方式，已经能够使蓝牙设备实现全球范围的连接。 除了固件这个核心科技以外，哈勃网络还重新进行了卫星天线的设计。该公司即将发射的卫星，不仅只有一根天线在卫星总线上，而是在每颗卫星上都使用数百根天线，这让蓝牙卫星可以支持数百万个地面的蓝牙设备连接。对此，Alex解释说，“这几乎是一个在地球表层的巨型放大镜，它能够探测到这些从蓝牙芯片出来的非常微弱的无线电信号，使你能够实际破译和接收蓝 牙信号。” 简而言之，这个“蓝牙天网”，相当于在空中发射几个基站，使全球蓝牙设备能够与基站连接，为蓝牙设备的数据传输添加了一条新的路径，也为蓝牙BLE增加了新的功能和应用场景。 （三）“蓝牙天网”的使用场景 1.集装箱和托盘追踪 将BLE芯片贴在风化贴纸上，拍在任何集装箱或托盘的侧面，就可以轻松地在全球范围内追踪资产，而且价格低廉。 2.野火探测 将温度传感器与BLE芯片整合在一起，形成一个微小的装置，可以从树梢向卫星实时发送警报。 3.能源网监测 将哈勃网络的固件上传到电压和电流监测器的BLE芯片上，当检测到异常情况时，可以收到实时警报。4.宠物、儿童和老人安全 将哈勃网络的固件上传到现有的BLE定位追踪设备上，可以将设备的覆盖范围扩大到全球。 5.建筑工地的重型设备和工具追踪 在推土机队伍中启用哈勃网络，可以在施工现场之外实现跟踪。 6.车队管理和物流 用哈勃网络中更简单、更经济的解决方案取代防盗 /寻回软件（LoJack）。7．预测性维护 将任何传感器与支持哈勃网络的BLE芯片结合起来，无论资产离蜂窝网络覆盖有多远，都可以检索到数据。8.智能建筑 哈勃网络解决了路由器覆盖区域的局限性，使捕捉漏水、一氧化碳积聚和能源使用的数据变得容易。 9.农业技术 由于哈勃网络所带来的规模经济，实现了传感器在数百英亩范围内的扩散，且无需安装昂贵的基础设施。10.环境监测 哈勃网络可以以一种成本效益高、安全可靠的方式收集高保真环境数据，无论是在海洋中间还是在热带雨林中间，跨过了没有基础设施成本的障碍。 信息来源 1、IT之家 http://www.zaker.cn/news/article_new.php?pk=66365bf78e9f094c2f378208 2、Techspot https://www.techspot.com/news/102866-humble-bluetooth-device-has-successfully-connected-satellite-orbit.html 3、新浪科技 http://k.sina.com.cn/article_3856710564_e5e0bba401901k3rq.html 4、知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/643896510 5、搜狐号 https://business.sohu.com/a/685235996_121124374 6、百家号 https://baijiahao.baidu.com/s?id=1768128450716412500&wfr=spider&for=pc