Wi-Fi、蓝牙等免许可频段也可直连卫星？FCC重写卫星物联网规则

作者：Sophia

前段时间，美国联邦通信委员会（FCC）抛出了一个可能改变卫星物联网产业规则的问题：那些原本使用 Wi-Fi、蓝牙和其他免许可技术频谱（Unlicensed）的设备，未来是否可以直接与卫星通信？

FCC 公布《拟议规则制定通知》（Notice of Proposed Rulemaking，NPRM），正式启动相关规则制定程序，探讨是否允许依据 Part 15 规则运行的免许可无线设备，与获得 FCC 授权的卫星直接进行通信。其设想并不局限于单一技术，而是试图将现有庞大的免许可无线生态系统，与卫星星座连接起来，包括探索利用超过 225 MHz 的免许可频谱资源支持卫星 D2D（Device-to-Device）通信，并进一步明确免许可设备在航天器上以及航天器之间运行的监管条件。

如果这一路径最终落地，它改变的可能并不只是一项频谱规则——过去，卫星物联网更像一个“专用市场”，终端需要配置专门的卫星通信芯片、射频和天线，使用特定的授权频谱，并接入专业卫星网络，提供的服务昂贵且复杂。而另一边，一个规模庞大得多的无线世界早已存在，数十亿消费级和工业级设备已经搭载 Wi-Fi、蓝牙以及其他免许可频谱无线模块——从环境传感器、农业设备，到工业资产、物流标签和远程基础设施，这些设备数量巨大、成本较低，而且已经形成成熟的芯片、模组和终端生态。如果其中一部分设备无需新增蜂窝或卫星通信调制解调器就能够直连卫星，那么卫星物联网或许就有机会从“专用终端市场”，走向“存量无线设备市场”。

这意味着什么？对于部署在荒漠、海洋、山区、农田以及其他地面网络覆盖不足区域的物联网设备而言，卫星可能不再只是一个昂贵的“最后连接手段”，而成为现有 Wi-Fi、蓝牙生态之外的又一层连接能力。

并非所有Wi-Fi/蓝牙设备

都会获得卫星连接功能

首先需要强调的是，虽然这一愿景很美好，但这并不意味着所有现有的 Wi-Fi 或蓝牙设备都会突然获得卫星连接功能。

本次提案中涉及的 FCC Part 15（联邦通信委员会规则第15部分）是规范免许可射频设备的核心标准，旨在允许民用电子设备在特定频段发射无线电波，同时确保它们不会对授权通信造成有害干扰。

在这些频段运行的设备，通常只需要在房间、建筑物之间或局部户外区域内进行通信，而不是跨越数百公里，与一个正在高速移动的太空目标建立连接。以 2.4 GHz 频段为例，FCC 估算，当通信距离达到 300公里时，自由空间路径损耗（Free-Space Path Loss，FSPL）约为 150 dB。要建立这样一条通信链路，卫星必须配备高灵敏度接收机、合适的天线以及足够的信号处理能力，才能从地面环境中的噪声背景里恢复出微弱信号。终端设备本身也需要具备相应的软件和无线电通信能力。卫星的移动会带来多普勒频移、传播时延变化以及短时可见窗口等问题。终端可能需要判断卫星何时处于可通信状态、选择正确的信道，并据此安排合适的发射时间。

功耗则构成另一项权衡。许多非授权频谱物联网设备通常会以远低于法规允许的最大功率进行发射，因为短距离通信并不需要更高的发射功率。如果试图与卫星建立连接，设备可能需要消耗更多能量，从而缩短电池寿命。尤其是在设备需要反复搜索卫星覆盖范围，或者不断重传未成功发送的消息时，这一问题会更加明显。

因此，这一模式初期更可能服务于低数据速率、对时延不敏感的应用，而不是让普通 Wi-Fi 设备直接通过卫星实现宽带接入。更现实的应用包括：周期性传感器数据、设备状态信息、资产位置以及紧急消息等。

即便是在这些应用领域，具备卫星通信能力的产品也可能需要进行固件升级、天线优化或无线电设计调整。真正的价值在于，可以借助规模庞大、成本相对较低的非授权设备生态，而不是立即将所有已经部署的终端都“改造”为卫星终端。

上行链路和下行链路

会带来不同的挑战

根据 IoT Business News 编辑总监 Manuel Nau 发布的文章——地面传感器向卫星发送一段简短信号，与卫星向地面广播信号所产生的干扰特征并不相同。

对于单个低功率上行链路而言，其他地面用户可能很难将其从频段内原本就十分庞大的通信流量中区分出来。但如果大量设备为了连接经过上空的卫星而提高发射功率，其累积影响仍可能变得十分显著。FCC 正在调查：卫星通信是否会促使更多设备接近 Part 15 规则规定的功率上限运行，以及这是否会降低附近 Wi-Fi 和物联网网络的频率复用能力。此外，FCC 还提出了对授权服务和射电天文学的潜在影响，包括是否需要在敏感观测站点周围设置地理围栏。

卫星下行链路可能带来更加棘手的问题，因为单个卫星波束覆盖的区域可能远大于一个地面无线接入点。即使信号功率相对较低，也可能抬高大范围区域内现有网络的噪声底，甚至导致采用“先听后说（listen-before-talk）”机制的设备推迟自身的数据传输。

可能采取的防护措施包括：

• 限制地球表面的功率通量密度（Power Flux Density，PFD）

• 缩小卫星波束覆盖范围

• 将服务限制在农村或通信服务不足的地区

• 对多颗卫星或整个卫星星座设置聚合功率限制

• 采用基于竞争的信道接入机制

• 控制带外发射

• 建立运营商之间的实时协调机制

但每一种方案都意味着取舍——过低的功率上限可以更好地保护地面用户，却可能让卫星服务失去商业吸引力；窄波束能够缩小受影响区域，但会增加卫星系统的复杂性；而将覆盖范围限制在特定地理区域，则有助于保护城市 Wi-Fi 网络，但同时需要一种可靠的方式来定义和执行哪些区域符合服务条件。

此外，Part 15 设备本身是在不享有干扰保护的条件下运行的。它们必须接受所接收到的干扰，同时不得对获授权业务造成有害干扰，FCC 并没有提议赋予现有非授权设备新的干扰保护权利。这也留下了一个颇为棘手的问题：地面 Wi-Fi 或物联网网络的性能究竟可以被降低到什么程度，才算是“可以接受”？

FCC 委员 Anna Gomez 在支持启动此次规则制定程序时也特别强调了这一担忧。她指出，目前这些频段本身已经十分拥挤，因此引入新的使用方式必须充分考虑其影响，并要求相关提案建立在技术研究和测试的基础之上。

一切才刚刚开始……

由于此次 FCC 发布的文件性质是 NPRM，也就是法规草案预告，实务上等于意见征询开始。这一点很容易被误读，所以需要强调的是：没有任何法规生效，也没有任何频段被开放。意见期限是联邦公报刊登后 60 日，答辩意见 90 日。

换言之，这只是规则制定程序的启动，而非对商业服务的授权。具体的技术条件、许可模式以及干扰防护机制，目前都尚未确定。

目前已经有证据表明，在一定限制条件下，这一概念确实可行。比如 FCC 最近已批准 Hubble Network 的卫星接收来自地面设备的信号。这些地面设备运行时所采用的参数与蓝牙低功耗（BLE）技术相一致，并使用 2.4 GHz 频段中的一小部分频谱，获授权的地面发射设备功率为 100 毫瓦。不过，目前该授权仍属于有限范围的运行，而且由于相关频段并不存在传统意义上的卫星业务频谱划分，因此 Hubble Network 还需要获得特别豁免。而此次新的规则制定程序，则试图将这种逐案审批的模式，转变为更加普遍适用的监管框架。

如果最终能够建立起可行的频谱共享规则，非授权频谱卫星通信或许能够成为物联网连接市场中的又一层基础设施：它未必会取代蜂窝 NTN（非地面网络）、移动卫星业务（MSS）或专门设计的低功耗卫星网络。这些技术拥有受管理的频谱、明确的服务等级，以及针对远距离通信优化的无线电设计。相比之下，非授权频谱连接更像是一种交换：以牺牲部分通信可预测性为代价，换取更低的设备集成门槛，以及接入规模庞大的现有硬件生态。

其中，混合式架构可能蕴藏着最大的机会。例如，一台设备在本地可以使用普通 Wi-Fi 或蓝牙进行通信；当有地面网络时，则通过地面网关连接；而当设备离开地面网络覆盖范围后，则切换到兼容卫星通信的模式，进行偶发性的数据传输。在其他应用场景中，也可以采用专用网关，将附近多个采用非授权频谱的传感器数据进行汇聚，再由网关统一向卫星发送。

整体来看，与其把此次 FCC 规则制定程序视为一种已经成熟的商业通信方案，不如将其理解为一次为技术实验和商业探索创造监管空间的尝试。

未来，它确实有可能让卫星连接能力覆盖更广泛的物联网设备，但同一段频谱已经成为现代无线通信生活的重要基础设施之一。因此，真正的核心问题并不只是：卫星能不能“听见”一台使用非授权频谱的物联网传感器？而是：当这样的连接从一个、十个设备扩展到数百万条链路时，它们能否与地面上已经使用这些频率的海量设备和平共存？

参考资料

Before the Federal Communications Commission Washington, D.C. 20554——FCCFCC拟开放Wi-Fi、蓝牙等免许可频段用于卫星直连通信——人民邮电报卫星直连不再只是手机的问题;FCC旨在向卫星开放免执照的Wi-Fi和物联网频段——timewellWhen Unlicensed IoT Meets Satellite: A New Connectivity Model or an Interference Problem?——iot business newsChairman Carr Proposes to Expand Direct-to-Device Satellite Broadband Connectivity to Unlicensed Wireless Devices——eleos compliance

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本文转载自“物联网智库”，原标题《Wi-Fi、蓝牙等免许可频段也可直连卫星？FCC重写卫星物联网规则》。

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