除了蘋果華為新機，現存智能手機都能不經修改直連衛(wèi)星

科技閻羅君

夢晨 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI

好消息，2023年現存智能手機都可以不經修改直連衛(wèi)星網絡。
壞消息，現階段只能發(fā)短信，就像蘋果iPhone 14系列和華為Mate50系列一樣。
兩家初創(chuàng)公司Lynk Global與AST SpaceMobile，均與全球20余家電信運營商達成協議，前者計劃在2023年內開始商業(yè)運營，后者是在2024年。
全球最大運營商之一T-Mobile則與馬斯克的星鏈合作，計劃在2023年底測試衛(wèi)星短信，語音和數據傳輸則要更晚一些。
我國的鴻雁衛(wèi)星通信系統(tǒng)也預計在2023年建成骨干星座。
“您撥打的用戶不在服務區(qū)”，終將成為歷史。

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為什么衛(wèi)星通信集中在這個時候爆發(fā)？
幾項關鍵技術成熟

在航天領域，火箭和空間站獲得了最多的關注。
相比之下，衛(wèi)星制造成本下降和尺寸縮小顯得悄無聲息、容易被人忽視。
實際上現在最小的衛(wèi)星之一，Planet公司的Dove衛(wèi)星只有4千克重、鞋盒大小，制造成本低于100萬美元。
不過這種衛(wèi)星只能用于成像，而不是通信。

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今天的主角，低軌通信衛(wèi)星重量通常在1噸以下，如SpaceX的衛(wèi)星在200-300kg左右。
低軌指地球上空500-2000公里之間，由于距離地面較近、傳輸損耗低，一方面功率不高的普通手機也可以收到信號，另一方面衛(wèi)星本身也可以采用輕型復合材料技術以及集成化設計。
相應的缺點是每顆衛(wèi)星覆蓋的地面面積較小，不過重量下降使單次發(fā)射可以搭載更多的衛(wèi)星，也就是“一箭多星”，總的來說降低了平均發(fā)射成本。

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△天文愛好者拍到的SpaceX衛(wèi)星列隊過境
除了重量成本下降之外，還有一項關鍵技術進展是軟件定義衛(wèi)星，就相當于手機從功能機到智能機的變化。
在過去，收發(fā)不同波長的信號需要不同的硬件?，F在只需軟件定義無線電技術，在特制芯片上處理軟件調制的信號。
在衛(wèi)星處理不同地區(qū)的信號時，可以通過軟件來跳頻（Frequency-Hopping），進一步節(jié)省空間，可以用來安裝更大更有效的天線。
如AST SpaceMobile計劃部署高達400平方米的天線，來加強與低功率、低信號強度的手機通信的質量。

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即便如此，與地面信號塔相比，衛(wèi)星通信的延遲問題依舊棘手。
手機與幾公里之外的信號塔同步時間在5毫秒到10毫秒之內，對于幾百公里外的衛(wèi)星來說，這種方法就行不通了。
蘋果衛(wèi)星短信服務，在最初階段對接較高軌道上的舊衛(wèi)星，建立連接可能需要10分鐘以上。
即使是最新的低軌衛(wèi)星網絡，目前也多是為手機提供短信服務以及有限的語音通話，衛(wèi)星上網或者視頻通話還有難度。
馬斯克與T-Mobile合作的計劃支持同時發(fā)送數十萬條短信，但語音通話就只能同時處理1000-2000個連接。
不過衛(wèi)星小型化、批量制造批量發(fā)射，再加上衛(wèi)星間激光通信技術，相控陣天線技術等技術的成熟，也為另一個應用方向打開了空間——
衛(wèi)星互聯網

互聯網衛(wèi)星與通信衛(wèi)星同樣部署在低軌，但所用頻段更高，帶來更大的帶寬。
與5G和光纖網絡相比，衛(wèi)星互聯網好處在哪？
首先是人口密度低的邊遠地區(qū)，建設地面網絡的投資回報不成比例，也是衛(wèi)星互聯網目前用戶基數最大，且率先實現商業(yè)化運營的區(qū)域。
此外還有海上通信、極地科考、航空機載WiFi等傳統(tǒng)網絡難以到達的地方。
在海洋與沙漠油氣田開采、煤區(qū)礦區(qū)等野外開采、環(huán)境和氣候監(jiān)測、貨運與交通長距離監(jiān)測跟蹤等場景上，衛(wèi)星互聯網具有全球覆蓋和成本的比較優(yōu)勢。
最后，早在2017年，英國電信集團網絡架構師Neil McRae便對6G進行展望，稱“6G將是5G+衛(wèi)星網絡”的組合，在5G基礎上集成衛(wèi)星網絡實現互聯網全球覆蓋。
量子位智庫根據公開數據推算，2023年衛(wèi)星互聯網服務市場規(guī)模將達6億美元，2027年將達11億美元。

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目前國內的衛(wèi)星互聯網發(fā)展模式，開始由國家主導轉變?yōu)閲遗c企業(yè)共同推動。
代表玩家有：
航天科技集團，其鴻雁星座為為用戶提供全球無縫、實時寬窄帶通信和綜合業(yè)務服務，一起計劃投資200億元，預計在2023年建成骨干星座系統(tǒng)。
銀河航天，其“小蜘蛛網”低軌寬帶通信試驗星座”已支撐我國低軌衛(wèi)星互聯網、天地一體網絡等領域多項關鍵技術驗證，估值約110億人民幣
吉利旗下的時空道宇，建設“未來出行星座”，提供智慧出行、智能網聯、城市精細管理、應急通信保障、環(huán)境監(jiān)測等解決方案
……
量子位智庫預計2023年將迎來衛(wèi)星發(fā)射的高峰期。

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參考鏈接：
[1]https://spectrum.ieee.org/satellite-cellphone
[2]https://www.washingtonpost.com/technology/2021/04/06/small-satellites-growth-space/
[3]https://twitter.com/dfuji1/status/1566891410640744448
—完—
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