衛星通信是地球上(包括地面和低層大氣中)的無線電通信站間利用衛星作為中繼而進行的通信。衛星通信系統由衛星和地球站兩部分組成。衛星通信的特點是:通信范圍大;只要在衛星發射的電波所覆蓋的范圍內,從任何兩點之間都可進行通信;不易受陸地災害的影響(可靠性高);只要設置地球站電路即可開通(開通電路迅速);同時可在多處接收,能經濟地實現廣播、多址通信(多址特點);電路設置非常靈活,可隨時分散過于集中的話務量;同一信道可用于不同方向或不同區間(多址聯接)。
衛星通信:利用人造地球衛星作為中繼站來轉發無線電波,從而實現兩個或多個地球站之間的通信。人造地球衛星根據對無線電信號放大的有無、轉發功能,有有源人造地球衛星和無源人造地球衛星之分。由于無源人造地球衛星反射下來的信號太弱無實用價值,于是人們致力于研究具有放大、變頻轉發功能的有源人造地球衛星——通信衛星來實現衛星通信。其中繞地球赤道運行的周期與地球自轉周期相等的同步衛星具有優越性能,利用同步衛星的通信已成為主要的衛星通信方式。不在地球同步軌道上運行的低軌衛星多在衛星移動通信中應用。
同步衛星通信是在地球赤道上空約36000km的太空中圍繞地球的圓形軌道上運行的通信衛星,其繞地球運行周期為1恒星日,與地球自轉同步,因而與地球之間處于相對靜止狀態,故稱為靜止衛星、固定衛星或同步衛星,其運行軌道稱為地球同步軌道(GEO)。
據Macrumors報道,蘋果今天在一份新聞稿中證實,iPhone 14型號的緊急SOS將通過衛星于本月晚些時候在美國和加拿大推出。蘋果尚未提供該功能所需的特定發布日期或iOS版本。
蘋果還宣布,將從其先進制造基金中投資4.5億美元,用于開發通過衛星支持緊急SOS的關鍵基礎設施,其中大部分資金將流向蘋果的衛星合作伙伴Globalstar。
蘋果表示,其投資將為Globalstar在阿拉斯加,佛羅里達州,夏威夷,內華達州,波多黎各和德克薩斯州的地面站提供關鍵的增強功能,以確保iPhone 14用戶能夠在脫離電網時連接到緊急服務。
所有四款iPhone 14型號都將能夠直接連接到Globalstar衛星,使用戶能夠在蜂窩和Wi-Fi覆蓋范圍之外向緊急服務發送短信,并使用“查找”應用程序通過衛星共享其位置。該功能將幫助用戶將iPhone指向具有屏幕視覺效果的衛星。
蘋果公司表示,在理想條件下,衛星消息可能需要15秒才能發送,可以直接看到天空和地平線,但消息可能需要一分鐘多的時間才能發送到“樹下,樹葉淺或中等”。在有“茂密的樹葉”或“其他障礙物”的環境中,iPhone可能無法完全連接到衛星。
作為投資的結果,Globalstar的地面站已經升級,以使用專門為Apple設計和制造的新型高功率天線。蘋果分享了有關該功能如何工作的更多詳細信息:
當iPhone用戶通過衛星請求發出緊急SOS時,Globalstar在低地球軌道上的24顆衛星之一以大約16,000英里/小時的速度行駛。然后,衛星將消息發送到位于世界各地關鍵點的定制地面站。
想必看過9月份華為手機品牌的發布會內容,大家或許還對這些新品及其新功能記憶猶新。雖然手機本身熱度很大,不過筆者感興趣的手機衛星通信功能同樣也獲得了很大的關注度。而所加持的這一項被華為稱作“向上捅破天”的新通信技術,也讓其因此成為國內首臺完美支持該功能的首發旗艦,成為全球第一款支持衛星通信功能的智能手機。
從行業內一些相關報道中了解到,這項技術好像比我們所想的還要那么厲害些。畢竟連蘋果也隨后推出了這項新功能,官方在發布會上表示iPhone14系列上引入了一項新的安全功能,稱為“通過衛星緊急SOS”。該功能可以利用iPhone天線中的自定義組件和專用軟件連接到通信衛星,以便向手機用戶顯示將手機指向哪個位置以連接到衛星并發送緊急信息。但是目前的一個情況是,iPhone14系列的衛星通信功能在國內還不是那么好用。
當然,這項新功能的出現還是有意義的。今后即在地面沒有網絡信號的情況下,我們用戶通過衛星將求助短信和所處位置以文字信息向外發出。比如身處荒漠無人區、出海遇險、地震救援等特殊緊急情況,便能夠通過這項功能實現緊急通信服務,與外界保持聯系。
這在智能手機行業領域里稱得上是一件新鮮事物。換個角度想,這次智能手機廠商給用戶帶來這一項在極端緊急情況下使用的功能,也許可以理解成是為了進一步改善我們的用戶體驗。說到底這種充滿新鮮感的功能是不是噱頭,咱們是按照實際情況來看待的。最后往往取決于我們用戶本身是否需要用到它。
談到這里,筆者聯想到了在這方面較為專業的衛星通信電話,衛星電話和我們常用的手機二者是有很大區別的。最根本的區別就是彼此通話用的信號不一樣,前者是通過衛星傳輸,即只要能抬頭看到天,無論何時、何地都有信號和可撥通電話。后者則是通過地面的基站傳輸,我們才能正常打電話、發短信和數據上網。并且衛星通信電話較為偏重專業性,娛樂可玩性相對不高。衛星通信具有重大的戰略及經濟意義,由于頻譜及地球低軌資源十分有限,國外搶占布局較早,發展中國“星鏈”必要且緊急。當前星網集團動作頻繁,中國“星鏈”處在爆發前期,上游率先受益于產業爆發,通信衛星制造相關產業的市場前景廣闊。
衛星通信戰略及經濟意義重大,發展中國“星鏈”必要且緊急
衛星通信能夠解決地面通信覆蓋不足等問題,具有廣闊的市場需求。此外,衛星通信對災難應急通信、軍事國防作用重大,發展衛星通信擁有極其重要的戰略意義。如今,衛星制造和發射技術已經逐漸成熟,大規模發射衛星的時機已到。同時,適合衛星寬帶業務的低軌資源稀缺,在 Starlink 等外國企業“瘋狂”搶占軌道及頻率資源的情況下,發展中國“星鏈”必要且緊急。
1.1. 需求端:衛星通信具有戰略及經濟意義重大,6G 網絡向天地一體化演進,未來市場前景廣闊
衛星通信可解決地面通信覆蓋不足等問題,具有經濟和戰略雙重意義
地面通信難以實現全球人口覆蓋。在沙漠及山區偏遠地區等環境下,傳統地面通信鋪設技術難度大,而且運營成本高,通過部署傳統通信骨干網絡在互聯網滲透率低的區域進行延伸普及存在現實障礙。目前,地球上超過 70%的地理空間,涉及 30 億人口未能實現互聯網覆蓋。甚至在發達國家,互聯網也未能實現全面覆蓋,比如美國仍有約 4640 萬人未使用互聯網。建設衛星互聯網是解決地球“無互聯網”人口數字鴻溝問題的重要手段,是實現網絡信息地域連續覆蓋普惠共享的有效補充。
海洋作業及科學考察、航空寬帶等場景的通信需求只能通過衛星網絡來滿足。由于傳統地面基站無法在海上或空中鋪設,衛星網絡成為解決其通信需求的唯一解決方案。對于遠洋航行的船舶而言,即時通信可滿足船載設備、科考設備等的數據交換需求。隨著物聯網、智能船舶解決方案的發展,衛星網絡可以聯通行駛中的船舶與岸端數據中心,實現能效優化、工況監測等提高運營效率、降低運營成本的應用。
以航空出行為例,2019 年全球航空客運人次超過 45 億,乘客對機上工作、娛樂等航空互聯網需求巨大。衛星網絡具有帶寬容量大、低成本、抗干擾性強、無地面建設費用的優勢,成為未來機載通信的重要發展方向。根據羅蘭貝格數據,目前除北美后艙上網最為成熟,78%的航空已實現衛星網絡覆蓋,而其他地區均低于 30%,其中亞太地區滲透率僅12%。未來隨著衛星網絡技術進步及普及率提升,航空寬帶市場潛力極大。
衛星通信本身并不是什么新的黑科技,而是一項極其成熟且應用廣泛的通信技術。衛星通信直連太空中的衛星,基本能夠覆蓋人類所能觸及的所有活動范圍,常被用于地質勘探、遠洋運輸、森林巡護等特殊領域。智能手機加上衛星通信功能,也可以在一些諸如海洋、沙漠、森林等“信息荒原”中,在沒有信號的情況下與外界保持聯系。在一些極端的情況中,人們可以通過手機衛星通信功能來發送一些簡短求救信息。
兩家發布的智能手機,通過搭載新穎功能吸睛的同時,也帶來了爭議的聲音。畢竟衛星通信不是一項全新的技術,市場里也有專門的衛星電話。這些衛星電話在軍事領域和民用領域都有廣泛的應用。
市場中有替代品,并且兩部新手機此次披露的衛星通信功能,目前也只有基礎的單向通信能力,那為什么還能夠引起廣泛的關注與討論?手機廠商們瞄準的又是什么?
襁褓中的衛星通信,能給手機廠商帶來什么?
華為和蘋果發布的新機,攪起的水花不小。但其手機衛星通信功能只可以單向發送消息,并不能接收信息。在衛星電話廣泛應用的今天,手機廠商們為何還要在手機中大費周折去實現衛星通信呢?
1.豐富了一些有需求指向的特殊場景。目前手機場景的擴展到了瓶頸期,洞察與拓展有需求的新場景困難。對于遠洋通信、石油勘測、海上、森林、沙漠等偏遠地區的科研或緊急救援活動等有需求的特殊場景,手機衛星通信可以為應急通信服務提供支持。
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