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在手机上使用卫星通信实际上并不算新技术,上世纪70-80年代,卫星通信技术刚刚诞生之际,便慢慢的开始用于电视和广播
到了80年代末90年代初,知名手机生产厂商摩托罗拉推出了一项铱星计划,该计划便主要以卫星通话为主。不过在最开始时,其数据传输速率仅为2.4Kbps,在这种速率下,能够听清楚对方说的是什么已经很勉强了。
这时,一项VSAT技术开始广为普及。所谓VAST,即甚小孔径终端,可以用0.3-2.4m的接收终端与卫星进行通信,该技术拥有组网灵活、成本低、应用多、安装简单易操作等特点。到1988年,原中国通信广播卫星公司引进国外通信设施,建成我国第一个 VSAT 通信网。
到后来,随着国内无线寻呼网、证券信息广播,甚至远洋船用通信、飞机通信乃至救援应急通信都用上了VSAT。卫星设备的不断小型化,让智能手机使用卫星通信成为了可能。
中国电信在2017年便成立了卫星通信分公司,专门从事卫星通信业务,并发射了“天通一号”系列卫星,其他公司如中国卫通、中信卫星等企业,也都开始在国内布局卫星通信业务。
与此同时,在全世界内,移动通信技术(3G、4G5G)所覆盖的陆地范围仅为30%,许多人迹罕至的地方无法覆盖,比如在海上航运中遇到紧急状况,或开车在无人戈壁中爆胎或没油了,都能借助卫星通信网络,发送包含地理位置信息的求救信号或者通信。
当然想使用普通手机直接与卫星进行通信,还有许多的困难与问题,目前的解决方案大多选择采取了专用的卫星终端设备做通信,并且大多是以低轨卫星为主,与其它卫星相比,低轨卫星传输延时短、路径损耗小。
即便如此,目前手机中的卫星通信成本还是比较昂贵的。不同于日常使用的定位服务,卫星通信将对卫星网络带来更高的负载,也代表着更高的成本,想要持续稳定的供应这项服务,收费不可避免。
以iPhone 14为例,该款手机用户能享受到两年的免费卫星通信服务,但后续还要付费,该项服务的订阅价格为每个月4.99美元(约合人民币34.39元)。
虽然价格稍贵,但对某些人群而言,或许就是必备的选项。近日据新华网报道,有一名驴友在内蒙古贡格尔草原徒步时走散,所幸通过华为Mate50系列成功发送一条卫星求救短信,最后才被找到。
对于普通人而言,卫星通信并不适用于日常通信,绝大多数人买回来基本一次也不会用到。但就像华为常务董事余承东曾经所言,这个功能日常几乎用不到,但可能一生用一次,一次续一生,在关键时候发挥很重要的作用。
不止是华为、苹果等厂商,目前从市场中收集到的信息来看,已经有不少企业正在准备进入到卫星通信市场,比如中兴、摩托罗拉、魅族、荣耀等。而华为此次新机有望搭载第二代北斗卫星通信技术,相比第一代,不仅能双向收发短信,还支持语音短信和短时间的语音通话,足以扩展更多的使用场景。
除了手机生产厂商以外,包括高通联发科芯片厂商也纷纷推出了卫星通信解决方案。比如联发科将基于标准的3GPP 5G非地面网络(NTN)解决方案为智能手机等设备提供双向卫星通信支持,采用其非地面网络(NTN)解决方案的新型设备和下一代NR-NTN技术也将在近期亮相。
从市场规模来看,多个方面数据显示,2015年-2021年中国卫星通信产业规模总值年复合增长率达到8.7%,预计2022年市场规模近800亿元。
不过对于用户而言,手机卫星通信技术显然是一个极低频应用,最多只能作为一种备用的应急救援功能。甚至此前只能向卫星发送短信,而且还无法接收到卫星的信息。即便是下一代可以有效的进行双向通信,并能进行短暂的语音通话,但日常生活中基本也不会用到。
但这些厂商却积极布局手机卫星通信技术,实际上对于许多有需求的人士而言,已经有成熟的卫星电话产品可供选择。那是因为对公司、运营商而言,这项技术或许将关乎着未来6G技术的发展。
在我国发布的《6G总体愿景与潜在关键技术》中已精确指出,6G将实现空天地一体化的全球无缝覆盖,而星地一体融合组网技术也将成为6G网络最重要的潜在技术之一。
随着通信速率的不断的提高,5G目前所需要的基站数量已经是4G时代的数倍以上,同时还需要仔细考虑空间障碍等影响,基站的建设也将更加密集。而6G相比5G将在传输速率上再进一步,如果依然使用地面基站,意味着基站数量将达到一个夸张的数字,在成本、能耗上也将是一个巨大的开支。
因此6G技术使用卫星通信,依靠不同轨道、不一样的种类、不同性能的通信卫星,实现手机信号全球覆盖,能做到任何地方都有网络,再也用不着担心没有信号以及网络差的问题。
当前的手机卫星通信技术方案主要有三个,第一个是采取了专用卫星频段,不更改卫星终端的方式,可以用普通手机直接连接。比如铱星、全球星、天通一号、欧星舒拉亚、海事卫星为主流支持卫星电话服务的星座。
并且为了弥补普通手机发射功率不足的问题,如iPhone 14还使用了波束成形、定向天线阵列以及直观的方向指示界面,来根据提示找到卫星的方位从而与卫星进行通信。
第二种方式则是不修改手机的发射功率,而是更改卫星的信号接收灵敏度。因为世界各国的监管部门,规定了手机最大发射功率,即便排除这个因素,过高的手机发射功率所释放的电磁辐射对人体也将造成一定损伤。因此有些公司便给卫星添加了大面积的接收天线,来提升卫星的信号接收灵敏度。
目前这一方案主要由国外企业主导,如AST Spacemobile、Lynk、Starlink等。其中Starlink与美国无线运营商T-mobile已宣布达成技术合作,将在2023年为美国部分地区移动用户更好的提供手机卫星直连服务。
第三种方案则是采用3GPP新卫星通信频段标准,需要对卫星和终端都进行改动。2022年8月联发科和罗德与施瓦茨公司合作,在低轨道卫星信道上模拟向5G基站(gNB)进行数据传输测试,已率先在实验室中实现将智能手机接入5G NTN,此次在MWC上也将看到联发科所带来的最新技术成果。
随着3GPP R17标准化工作推进、NTN卫星基础设施和卫星星座建设,这种方案或将成为未来手机卫星通信的主流,甚至进一步成为6G技术的雏形。
对于用户而言,手机卫星通信是一个极低频的应用,并且想要长时间使用还需要付出额外的费用。但对公司而言,手机卫星通信,不仅仅只是一个卖点,更是提前应对6G技术的预演。谁先掌握了6G,意味着谁就将主导未来通信市场的10年。
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