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手机卫星通话背后的故事

2024-03-04手机

随着通讯巨头华为宣布智能手机加入卫星通信开始,到目前荣耀和小米也加入了这个行列。对于消费者而言,更多的功能当然是更好的。因为在手机行业永远流传着这么一句话,我可以不用,但是你不能没有。

今天就来跟大家闲聊手机卫星通话。

手机的卫星通话功能是通过利用卫星作为中继进行无线通信的,具体方式,不同厂家的最终方案是不同的。

举例来说,华为的手机卫星通信技术使用的是窄带通信,主要基于文字的信息传输。手机可以连接到卫星频率进行通信的情况主要出现在手机信号塔覆盖不到的地方。

手机支持卫星通信主要是通过特定的卫星通信模块接入卫星信号,将通信内容发送到卫星上,再由卫星将信号传送到对方手机的卫星通信模块上,从而实现通话。

为什么只有电信卡可以

因为咱们熟知的移动、联通、电信三大运营商中,目前只有中国电信在运营天通一号卫星的业务,让中国电信成为国内唯一具有地面4G、5G及天通一号卫星通信能力的运营商,所以咱们没得选。

天通一号卫星系统由中国航天科技集团五院抓总研制,其首要任务是在我国遭受严重自然灾害时实现应急通信。2016年8月6日,我国S频段大容量地球同步轨道移动通信卫星的首发星——天通一号01星成功发射,实现了我国移动通信卫星零的突破。其成功发射标志着我国进入了卫星移动通信时代,填补国家民商用自主卫星移动通信服务空白。

随后,天通一号卫星系统正式面向社会提供服务。在四川省阿坝州九寨沟县7.0级地震、台风「山竹」登陆我国等应急通信环境下,天通卫星都发挥了重要作用。长征十一号火箭海上发射的画面回传,也是通过天通卫星信号实现的。

2020年至2021年间,天通一号02、03星相继发射升空。03星与01、02星成功组网运行后,实现亚太地区全覆盖,极大扩展了我国国土及周边海域的各类手持和小型移动终端语音与数据通信覆盖面,能够满足更多民商用户多样化通信需求,提供全天候、全天时、稳定可靠的话音、短消息和数据等移动通信服务。

除了在应急通信方面实现灾难救援、海上救助和偏远地带救援,通信卫星还能实现远程教育、远程医疗、广播和直播等功能;在商业通信方面,可为科考、勘探等高端商业用户提供互联网接入、个人移动通信等业务。

航天科技集团通信与导航卫星总体部专家介绍,天通一号卫星系统覆盖的地形没有限制,海洋、山区、草原、森林、戈壁、沙漠都可实现无缝覆盖,车辆、飞机、船舶和个人等各类移动用户均可使用,且最大的优势在于终端的小型化、手机化,便于携带。据不完全统计,目前我国移动通信卫星系统的终端用户已超过300万。

天通一号的「神通广大」,源于多项关键技术的重大突破。其中,低无源互调(PIM)技术是整个卫星系统最关键的技术之一,也是国际宇航界共同关注的技术难题,天线在大功率发射时,由于接收灵敏度高,发射的杂波会落入接收通道形成干扰,严重影响通信能力。项目团队完成了国际首次整星级无线PIM试验,满足卫星任务要求,标志着我国这一技术处于国际领先水平。

除了「天通一号」还有哪些卫星通讯网络

国际上目前较主要的卫星电话服务提供商包括:

1. Inmarsat(国际海事卫星组织)

成立于1979年,是一个政府间的合作组织,直接成员国有89个,总部设在伦敦,提供全球海陆空卫星通信服务,是最大的卫星电话运营商之一。

2. Iridium(铱星)

Iridium的总部在美国,运营的卫星网络包含66颗低轨通信卫星,实现全球覆盖,它在行业内具有领导地位。

3. Thuraya(舒拉亚)

总部位于阿联酋,主要服务区域为欧洲、非洲、中东地区。其最新机型是Thuraya X5-Touch。

4. Globalstar(全球星)

是美国一家卫星通讯公司,该公司通过近地轨道卫星运营卫星电话和低速数据通讯服务。全球星第二代卫星由24颗低地轨道卫星组成。覆盖区域包括北美、南美、欧洲等。

使用这些海外的卫星通讯网络服务,需要购买或者租用专门的终端设备,并且资费相当昂贵,普通用户一般不会使用。

通向卫星直连

通信领域的产业拉动效应,常常以运营商的入场作为开启大幕,卫星通信亦不例外。在业内看来,运营商加快入局卫星通信产业,将快速提升整个产业的商用进程,而当前的语音通话也不会是卫星通信应用的终极形态。

联通航美网络有限公司副总裁谢鹰日前指出,当前卫星通信融入移动通信主航道已成为业界共识,手机与卫星直连大大促进了移动通信网络与卫星网络融合,手机直连卫星与5G NTN或将成为未来移动通信主要发展方向,而这种方案也颠覆了传统移动通信的覆盖解决方案和思路。

谢鹰表示,未来陆地移动通信重点是解决室内和密集城区覆盖和容量问题,而在广覆盖区域则依靠卫星网络直连手机,以满足无所不在的移动通信需求,这符合6G时代天地一体化无线泛在网络的发展愿景。

杨光则认为,「天通一号」能够支持话音通信,这是目前苹果手机和高通平台都未能达到的。但大众必须看到,在全球卫星通信市场,诸如Space X的星链这类卫星直连手机上网技术也已经商用,这是未来的发展趋势。

「相比星链,‘天通一号’是专用的移动卫星通信系统,设计之初就考虑了在移动中通信的需求,但仅限于话音和消息以及低速数据。而星链在设计之初定为与固定卫星通信,需要地面设备,但星链是宽带通信,目前实测的下载速率能达到接近100Mbps的水平。」杨光表示,目前如星链也在准备发射第二代卫星,将来也可以支持手机直通通信。

「卫星通信真正的关键技术在于卫星,卫星不支持,终端上再怎么折腾也没用。不管是华为还是苹果,都是把已有的主要用于行业应用的卫星系统移植到公众市场,技术上肯定有提升,但真正的突破可能要等5G NTN技术的成熟和部署,以及卫星侧的技术进步。」杨光表示。

闲聊技术难度

一、通信稳定性难题

卫星电话为了保持通信的稳定,通常会采用外置天线的方式进行通信。但由于手机体积有限,无法使用这种外置天线,因此如何保证卫星通话的稳定成为了一项技术难题。为了解决这一问题,华为采用了多项技术手段。首先,通过采用先进的信号调制解调算法,提高了信号的抗干扰能力,确保了信号的稳定传输。其次,华为手机内置了高灵敏度的接收器和先进的信号处理算法,能够捕捉到微弱的卫星信号,并将其转化为清晰稳定的语音通话。最后,华为还采用了一系列优化算法,例如智能信号选择算法和自动重传请求(ARQ)技术等,增强了卫星通信的可靠性和稳定性。

二、硬件设计挑战

要在手机中实现卫星通话功能,需要解决另一项挑战——硬件设计。由于手机内部空间非常有限,如何将众多高精度的硬件组件和天线集成在一起,同时确保其相互之间的兼容性和稳定性,是一项极大的挑战。华为通过精心设计,将高功率的功率放大器、低损耗射频链路和收发方向图一致的天线设计等特殊硬件集成在一起,同时采用先进的封装工艺和布局优化技术,确保了这些组件的稳定性和性能。此外,华为还对硬件组件的能耗和散热性能进行了深度优化,确保了手机在日常使用中的续航时间和稳定性。

三、软件调优挑战

要实现卫星通话功能,不仅需要在硬件层面上进行突破,还需要在软件层面进行大量优化和调试。首先,需要对北斗三号卫星的通信协议进行深入理解和分析,掌握其中的核心技术和细节。其次,需要对手机通信协议栈和底层软件进行重新设计和优化,以支持卫星通信协议的执行。此外,还需要对手机的功耗控制、信号处理和数据传输等关键环节进行深度优化和调试,以确保卫星通话功能的稳定性和可靠性。

总结一下

  1. 信号发射与接收技术:首先,手机需要能够将信号发送到卫星,同时也需要能够接收到卫星发送的信号。这涉及到复杂的信号处理和调制技术,以确保信号在无线传输过程中的稳定性和可靠性。
  2. 功率控制技术:由于手机发射的信号要到达卫星,必须穿越大气层,而这需要足够的信号强度。但过大的发射功率不仅会消耗过多的能量,还可能对用户健康造成影响。因此,需要对发射功率进行精确控制,以确保信号能够到达卫星,同时保持合理的能耗。
  3. 天线技术:天线是实现信号定向传播的关键部件。对于手机连接到卫星而言,需要使用高效、高定向性的天线,以确保信号能够准确地发送到卫星,同时也能够接收到卫星返回的信号。
  4. 通信协议与数据处理技术:手机与卫星之间的通信需要遵循特定的通信协议,以确保数据的正确性和安全性。同时,还需要对接收到的数据进行快速、准确地处理,以满足实时通信的需求。
  5. 软件优化技术:手机硬件和软件也需要进行优化,以满足卫星通信的高要求。这包括开发高效的算法来处理通信数据,优化手机的能耗和散热性能等。
  6. 安全性与隐私保护技术:在卫星通信过程中,安全性和隐私保护是至关重要的。因此,需要采用强大的加密技术和隐私保护措施,确保通信数据的安全和用户的隐私。
  7. 互操作性技术:为了与其他设备或系统进行兼容,手机需要具备互操作性。这涉及到开发通用的通信标准和接口,以确保不同设备之间的无缝连接和通信。

所以说,卫星通讯这个功能不能说不好,只能说爱危险的时候可以帮到你。但是,如果当你需要使用卫星通讯的,说明你的处境是非常危险了。时刻记住,安全第一。只能是希望大家都用不上这个功能,毕竟生命只有一次。

好了,这次就说到这里。希望对大家有点帮忙,我们下期见。