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从地面到天空,手机的未来也许是卫星通信?

中兴文档 2023/3/23 13:09:03 责编:梦泽

引言

远古的人们,通信基本靠吼,费嘴不说,声音还传不远。

现代的人们,只需一部手机,就可以千里传音,方便又快捷。

很多人认为有一部好的手机,就可以尽情享受通信带来的快乐。

然而,事情并没有那么简单。通信,是一个复杂的系统,也是一个庞大的网络。

一个电话的接通,可能需要信号翻山越岭,腾云驾雾。

目光所致,皆是疆土

便利的通信,是因为有庞大数量的基站对网络进行支撑。

截止 2022 年底,我们国家的基站总数超过了 1200 万个,其中 5G 基站数超过 231 万个。

行走在繁华的街道上,漫步在安静的公园里,乘坐在飞驰的动车上,不论我们在哪里,都可以拿出手机随时联系。

不管是为了工作还是为了娱乐,我们忙到不亦乐乎的时候,其实手机也在一直地忙碌着。

每一部正常运行的手机,都在与周围的基站建立着连接。

手机一开机,就会发送信号到最近的基站,向核心网提交注册请求。核心网检查通过以后,手机才算是正式接入到了通信网络。

基站一般放置在高处,而信号就像是一张无形的渔网向下俯瞰,为覆盖范围内的手机提供通信服务。

即使我们一直待在某个基站的覆盖范围内,没有改变位置,为了避免与通信网络失去联系,手机需要周期性触发注册更新流程,核心网也会通过基站定期询问手机是否在线。

当手机移动起来,就会从一个基站的覆盖范围切换到另外一个基站的覆盖范围,基站会根据信号的强弱,触发切换流程,将手机切换到信号更强的基站辐射范围内。在整个切换过程中,正在刷的视频 / 打的游戏会被无缝转移到新的无线接入网络中,我们毫无感知。

在寒冷北方看冰灯的小 A,要给在温暖南方晒太阳的小 B,打视频通话分享各自的快乐。

信号的传递,将经历一场跨越山河的旅程:

小 A 还要打视频通话给在戈壁沙漠中搞道路建设的小 C,能打通吗?

小 A 还要打视频通话给在茫茫大海中搞科考航行的小 D,能打通吗?

人类征服自然的脚步虽然已经遍布全球,但是在大海上 / 在高山上 / 在荒漠中竖起一个个基站,很有难度,似乎也没有什么必要。

如果连地面上有一些地方都无法建设基站,那么天空呢?

抬头望天,目标高远

早在 1957 年第一个人造地球卫星飞上苍穹,人类就已经将通信的领域扩展到了天空。

为了实现地面与卫星之间的通信,一开始的地面终端,就像一口又大又笨的锅。

直到 30 多年后,才出现专门与卫星通信、可以移动的终端,我们称之为:卫星电话,并一直延续这个称呼至今。

是的,从这个名字上,我们就可以看出它的主要功能是:打电话。

有了卫星,茫茫大海与戈壁沙漠也可以成功通话。

卫星电话有自己独特的优势:

不再依赖地面的基站

卫星电话的信号可以穿越云海,与头顶上的卫星连接,哪怕是与地球另一面的人们,都可以随时随地打电话。

如果通信卫星位于低轨道,那么这种通信卫星相对地面是运动的,卫星天线覆盖的区域也小且一直变化,导致通信时间短。要想构建成覆盖全球的卫星电话通信网络,则需要发送几万个低轨道通信卫星。

如果通信卫星位于高达三万六千公里的同步定点轨道,就可以与地球同步自转,相当于固定不动了。这种通信卫星的天线覆盖范围大,只需要 3 颗卫星,就可以覆盖全球,实现二十四小时的全天通信。

卫星采用专用的工作频段,并且由国际电联 ITU-R 统一管理。

ITU-R 严格规定和审批各个卫星工作频段的申请,一般情况下,需要同时申请卫星轨道资源 / 卫星通信工作频率资源。

目前的卫星工作频率范围为:1GHz~40GHz,划分的工作频段参见下表。

取长补短,合体变身

当你有一个 apple,我有一个 pen,是不是就可以合体为 applepen?

哈哈,虽然是开玩笑,但是这种取长补短的方法,却是科技不断尝试,不断进步的一种最佳实践。

智能手机 + 卫星电话的合体,就是“卫星手机”,会是什么样子的呢?不禁让人浮想联翩,很是期待啊!

这样的卫星手机,离我们会很远吗?

卫星手机要想飞入寻常百姓家,还有很多路要走。

01、频段

尽管现有的智能手机已经支持了很多频段,但是要和卫星通信的话,卫星手机还需要支持更多的卫星频段。

以下为某款智能手机支持的频段:

02、信号

地面的基站离我们很近,所以手机的天线可以隐藏起来。天空的卫星离我们很远,要维持足够的信号,目前是通过外接天线的方式来解决。

既要信号强,又要天线小。这种既要又要的难题,也就只有“爱折腾”的人类才会提出来,又会努力地去解决。

03、费用

卫星发射上天要花钱吧,卫星通信系统的维护要花钱吧,这可都是一笔笔不小的数目。

现在使用卫星电话的人少,卫星也少,当然就是网速低、费用高。

那如果使用卫星电话的人多、天上的卫星多,当然就是网速逐渐提升、费用逐渐下降了。

毕竟,智能手机也是这么走过来的,从当初的 1MB 十几块钱到现在的 1GB 几块钱,简直就是天上地下的差别。

本文来自微信公众号:中兴文档 (ID:ztedoc)

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关键词:卫星通信

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