第五代移动通信技术（5G）带来了更多用户场景，这些场景通常对用户体验的质量有更高的要求，即更大的信息容量、更高的数据速率、更低的延迟以及更加灵敏和可扩展的网络。物联网（IoT）是5G概念的一个重要应用实例，它构成了智慧地球的基础架构。然而，地面网络的局限性限制了物联网设备和服务的部署。以往，人们常常认为需要借助“天基网络”来补充地基网络。理想情况下，在万物互联的层面，有学者提出了一种更为先进的解决方案，即将卫星、无人机与5G地面网络结合。

物联网指的是大量设备和传感器之间无需人工干预即可进行数据交换。它可以应用于各个领域，例如智能计量、智能建筑和环境监测。全球已经安装的物联网连接设备数量从2015年的154.1亿增加到2018年的231.4亿，并预计在2025年达到754.4亿。

在探讨卫星、无人机与5G地面网络的集成方式之前，首先需要明确的是远程物联网的架构形式。如图所示，物联网设备通过作用于数据链路和直接封装物联网应用程序数据的物理层技术，将数据传输至特定品牌的网关（例如LoRa、SigFox或Ingenu）。所有涉及的协议都经过严格的品牌定义，每个网关都充当协议转换器，将公共物联网应用程序封装到互联网协议栈中，以便传输到物联网云。特定品牌的服务器会将应用程序层从物联网应用程序转换为适合终端用户的互联网应用程序协议（例如HTTP）。

无人机、卫星与5G地面网络之间的集成（旨在支持物联网应用）可以应用于多种场景，并带来多重优势，具体取决于“非地面设备”的作用。在没有其他通信基础设施的情况下，无人机和卫星可用于收集和共享通过物联网设备生成的数据。无人机可以扩大商业物联网网络的覆盖范围，例如作为移动接入点，其位置和移动路径可以得到精确设置和动态调整。

尽管如此，这种复杂的集成技术仍面临诸多挑战。例如，在路由技术方面，5G用户端点（5G UE）无法直接看到连接到无人机的多个物联网设备。必须在无人机上实施适当的机制，以确保它们能够正确分配发送到物联网设备的数据（如命令、请求等）。在切换技术方面，无人机沿着预定路线移动，但若卫星是非静止轨道卫星，它们的信号并非始终覆盖固定区域，这意味着物联网设备可能无法持续连接到同一无人机，无人机也无法稳定连接卫星。在不同类型的切换期间，需要适当的切换机制来管理正在进行的通信。在长期存储技术方面，由于无人机与卫星之间或卫星与卫星网关间的链路可能出现不可预测的故障，无人机可能会暂时与5G核心网络断开连接，从而导致通信中断甚至丢失。

因此，关于这种物联网集成的设想，仍然有许多待解决的问题。或许通过数学分析和数值模拟，该研究领域将取得进一步进展。

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