好消息,2023 年現存智能手機都可以不經修改直連衛星網絡。
壞消息,現階段隻能發短信,就像蘋果 iPhone 14 系列和華為 Mate50 系列一樣。
兩家初創公司Lynk Global與AST SpaceMobile,均與全球 20 餘家電信運營商達成協議,前者計劃在 2023 年内開始商業運營,後者是在 2024 年。
全球最大運營商之一T-Mobile則與馬斯克的星鍊合作,計劃在 2023 年底測試衛星短信,語音和數據傳輸則要更晚一些。
我國的鴻雁衛星通信系統也預計在 2023 年建成骨幹星座。
" 您撥打的用戶不在服務區 ",終将成為曆史。
為什麼衛星通信集中在這個時候爆發?
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星之一,Planet 公司的 Dove 衛星隻有 4 千克重、鞋盒大小,制造成本低于 100 萬美元。
不過這種衛星隻能用于成像,而不是通信。
今天的主角,低軌通信衛星重量通常在 1 噸以下,如 SpaceX 的衛星在 200-300kg 左右。
低軌指地球上空 500-2000 公裡之間,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号,另一方面衛星本身也可以采用輕型複合材料技術以及集成化設計。
相應的缺點是每顆衛星覆蓋的地面面積較小,不過重量下降使單次發射可以搭載更多的衛星,也就是 " 一箭多星 ",總的來說降低了平均發射成本。
△天文愛好者拍到的 SpaceX 衛星列隊過境
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星,就相當于手機從功能機到智能機的變化。
在過去,收發不同波長的信号需要不同的硬件。現在隻需軟件定義無線電技術,在特制芯片上處理軟件調制的信号。
在衛星處理不同地區的信号時,可以通過軟件來跳頻(Frequency-Hopping),進一步節省空間,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、低信号強度的手機通信的質量。
即便如此,與地面信号塔相比,衛星通信的延遲問題仍然棘手。
手機與幾公裡之外的信号塔同步時間在 5 毫秒到 10 毫秒之内,對于幾百公裡外的衛星來說,這種方法就行不通了。
蘋果衛星短信服務,在最初階段對接較高軌道上的舊衛星,建立連接可能需要 10 分鐘以上。
即使是最新的低軌衛星網絡,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送數十萬條短信,但語音通話就隻能同時處理 1000-2000 個連接。
不過衛星小型化、批量制造批量發射,再加上衛星間激光通信技術,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——
衛星互聯網
互聯網衛星與通信衛星同樣部署在低軌,但所用頻段更高,帶來更大的帶寬。
與 5G 和光纖網絡相比,衛星互聯網好處在哪?
首先是人口密度低的邊遠地區,建設地面網絡的投資回報不成比例,也是衛星互聯網目前用戶基數最大,且率先實現商業化運營的區域。
此外還有海上通信、極地科考、航空機載 WiFi 等傳統網絡難以到達的地方。
在海洋與沙漠油氣田開采、煤區礦區等野外開采、環境和氣候監測、貨運與交通長距離監測跟蹤等場景上,衛星互聯網具有全球覆蓋和成本的比較優勢。
最後,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 将是 5G+ 衛星網絡 " 的組合,在 5G 基礎上集成衛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 年衛星互聯網服務市場規模将達6 億美元,2027 年将達11 億美元。
目前國内的衛星互聯網發展模式,開始由國家主導轉變為國家與企業共同推動。
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務服務,一起計劃投資 200 億元,預計在 2023 年建成骨幹星座系統。
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 億人民币
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、環境監測等解決方案
……
量子位智庫預計 2023 年将迎來衛星發射的高峰期。
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參考鍊接:
[ 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