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苹果华为三星纷纷布局,卫星通信究竟有何魅力?

2022-11-28 17:04:48 综合报道 阅读:
那么究竟什么是卫星通信技术?是什么原因吸引各大厂商在这个领域布局?EDN小编带您一起了解。

在今年的九月,华为的最新旗舰产品华为Mate50系列和苹果的iPhone14系列都标配了卫星通信技术,其中,Mate50系列支持北斗短报文功能,而iPhone14系列则依托全球星系统为用户提供卫星通信服务。ZoOednc

在此之后,据数码博主@i冰宇宙爆料,三星GalaxyS23系列将配备铱星“卫星通信”功能,铱星利用66颗低轨道通信卫星(LEO)提供太空语音和数据通信服务。过去两年,三星电子一直在准备克服卫星通信的技术挑战。目标是以数百kbps的速度传输文本消息和低容量图像等数据。三星电子相关负责人表示,“我们不会提前透露与产品开发相关的信息。”​​​ZoOednc

那么究竟什么是卫星通信技术?是什么原因吸引各大厂商在这个领域布局?EDN小编带您一起了解。ZoOednc

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卫星通信的原理和组成

卫星通信的原理是将卫星发射到赤道上空36000km处的对地静止轨道上,利用卫星上的通信转发器接收由地面站发射的信号,并对信号进行放大变频后转发给其他地面站,从而完成两个地面站之间的传输。ZoOednc

卫星通信的架构和终端卫星通信系统的组成可以分为三部分:空间段、地面段和用户段。空间段指的主要就是天上的由多颗通信卫星组成的星座,以及卫星之间的通信链路(ISL,Inter-satellite Link,也叫星间链路)。地面段主要包含地球站,也可称作网关,以及业务控制、监控管理、时间注入等辅助部分。地面网络的传输、核心网等网元也可以看作地面段的一部分。用户段指的是接入卫星的终端,主要包含天线、信号处理并提供网络接入能力的设备、接入网络的终端。ZoOednc

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卫星系统架构(来源:Starlink)ZoOednc

卫星通信的特点有:通信范围大,只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内,从任何两点之间都可进行通信;不易受陆地灾害的影响,可靠性高;只要设置地球站电路即可开通,开通电路迅速;同时可在多处接收,能经济地实现广播、多址通信,具有多址特点;电路设置非常灵活,可随时分散过于集中的话务量;同一信道可用于不同方向或不同区间,支持多址联接。ZoOednc

讲了卫星通信的这么多优点,卫星通信当然也不可避免存在一些缺点:ZoOednc

  • 传输时延大,时延达到500ms~800ms;
  • 高纬度地区难以实现卫星通信;
  • 为了避免各卫星通信系统之间的相互干扰,同步轨道的星位是有一点限度的,不能无限制地增加卫星数量;
  • 太空中的日凌现象和星食现象等其他天体现象,会中断和影响卫星通信;
  • 卫星发射的成功率为80%,卫星的寿命为几年到十几年;发展卫星通信需要长远规划和承担发射失败的风险。

卫星通信5G

其实早在上世纪70年代末,卫星就已经被用于资产跟踪和远程遥测等领域,但出于对成本和能效等方面的考量,卫星物联网一直以来都未受到太多重视。如今,在地面物联网跨入“物超人”时代之际,基于卫星的物联网产业也在蓬勃发展当中,成为一些行业和企业的全新选择。ZoOednc

根据瑞典的专业物联网分析公司Berg Insight的最新报告,截止到2021年底,全球卫星物联网用户已经超过390万,而且将以40.3%的复合年增长率(CAGR)持续增长,到2026年时,这一数字将达到2120万。同时,IoT AnalyTIcs也曾预测,到2026年时,全球卫星物联网连接的市场将增长到10亿美元规模,增速也将从几年前7%的CAGR加速到未来几年14%的CAGR。ZoOednc

而随着通信技术的不断发展,基站数量和密度的进一步增加,目前城市区域几乎没有完全失去信号的情况出现,但从更大的范围来看,如今也只有约10%-20%的地球表面覆盖了网络通信,占据陆地面积的50%。目前的网络覆盖对于使用互联网的消费者来说已经足够,但那些身处荒漠、森林、海洋等区域的设备却仍渴求着网络的接入。而农业、海运、石油勘探以及某些公用事业等应用也大多分布在这些区域,这就给卫星物联网产业留下了巨大的机会,是对偏远地区的地面蜂窝和非蜂窝网络提供的有力补充。ZoOednc

目前,在5G相关标准演进以及6G标准研究中,都将空天地一体化网络融合作为重点研究方向,可见卫星物联网未来必将成为物联网发展的一大趋势。早在2020年4月,国家发改委便首次将卫星物联网和5G、工业互联网等一起列入信息基础设施,明确了建设卫星物联网在新一代信息技术演进上的重大战略意义。ZoOednc

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在标准的制定方面,NTN(non-terrestrial network,非地面网络)是3GPP在R17阶段制定的基于新空口技术的终端与卫星直接通信的技术,同时也是3GPPR17版本的重要功能,在5G-Advanced中持续演进,已成为3GPP R18工作计划的重要部分。当然,标准的演进也伴随着各种技术指标的不断增强,如频谱效率、移动性、功耗、时延等,卫星物联网通信自然也不例外。对于NTN来说,未来势必也需要使用专用的芯片或模组,这就需要相应的芯片和模组厂商在研发过程中,更加注重技术积累、科研人员投入、新方法和新设备的使用,同时也为各类厂商带来了全新的发展机遇,这也就不难理解为什么各大厂商纷纷在卫星通信领域布局,一方面是顺应通信技术发展的大趋势,另一方面也是提前进行技术积累,占据先期优势,促进行业生态的演进和完善。ZoOednc

根据目前的主流定义,未来的6G技术实际上就是5G的延伸。5G的传输速度已经相当迅速,而6G则比它还要快上百倍,网络的延迟也可能从毫秒降到微秒级。设想中的6G基站将可同时接入数百个甚至数千个无线连接,实现全球无缝覆盖,网络信号能够抵达任何一个偏远的乡村。6G的通信指标将比5G高10-100倍,6G网络不仅具备高速率、大带宽、低延时,还将在传感、成像和定位方面爆发出巨大的能量。ZoOednc

所以在6G的组成中,卫星通信网络也将成为必不可少的一部分,5G+卫星网络,其实就是打造一个将地面无线和卫星通信集成的全连接世界,将传统地面通信与卫星通信的融合,形成“天地互联”的效果,为未来实现6G的空天地海一体化网络的建立打造坚实的根基。各大厂商在卫星通信领域的布局,不仅仅是为了拓展自己的在5G领域的应用,也是为了提前为6G的到来铺路。ZoOednc

卫星通信的未来

睿兽分析数据显示,截至2020年底已注册商业航天相关企业数量161家。其中,卫星制造相关企业48家、卫星发射服务相关企业81家、卫星应用相关企业32家。ZoOednc

2022年上半年,在中国境内申请入网的智能手机中,128款支持北斗定位,出货量超1.3亿部,占上半年总出货量的98%以上。同时,近年来我国也在积极布局低轨卫星互联网建设,相继启动了鸿雁星座、虹云工程、天启一号等多个卫星星座计划。可以看出我国在积极的对卫星通信领域展开布局,在基础设施建设和新技术的研发方面不断加大投入。ZoOednc

在5G NTN方面随着各大厂商的持续发力,在今年也已经实现了从零到一的突破,验证了该技术架构的可行性和实用性:紫光展锐宣布,其已联合北京鹏鹄物宇,完成全球首个基于 R17 IoT-NTN 标准的 5G卫星物联网上星实测;爱立信、高通及法国航空航天公司泰雷兹联合完成“5G手机直连LEO卫星”的研究;诺基亚和AST SpaceMobile达成五年协议,将建设一张4G、5G手机可访问的天基移动宽带网络;联发科宣布,其已经和罗德施瓦茨公司合作,在实验室完成全球首次基于3GPP R17标准的5G NTN的卫星和手机直连测试;中国移动、中兴通讯和交通运输通信信息集团等单位合作,共同发布全球首个基于3GPP R17的运营商5G NTN技术外场验证成果。ZoOednc

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星移联信5G星载宽带通信信令流程图ZoOednc

而据中国经济网报道,深圳星移联信科技发展有限公司也于近日宣布,与通信终端模拟器厂商唯亚威通讯技术公司合作完成国内首个5G星载宽带通信链路打通,这是国内首个符合 3GPP 5G NTN 技术标准的卫星互联网 5G 链路成功打通,该技术使普通智能手机通过低轨卫星星座实现宽带上网成为可能。ZoOednc

随着卫星通信技术的不断发展,相信在不久的将来,我们就能真正实现5G空天地一体化网络,随时随地都能接收到来自卫星的满格信号,加快万物互联时代的到来。ZoOednc

责编:Ricardo
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