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中国这项让卫星通讯变“生命通道”的技术,升级了

发布时间:2023-02-10 13:55:31凤文功来源:

导读出品|网易新闻导语:智能手机是现代人类使用时长最高的终端设备,与人类生活密不可分。不断地提升手机功能,进一步为人们提供服务支持,是...

出品|网易新闻

导语:智能手机是现代人类使用时长最高的终端设备,与人类生活密不可分。不断地提升手机功能,进一步为人们提供服务支持,是现代手机开发的重要课题。

如今,我国卫星通讯手机研发的成功标志着卫星通讯技术将走进大众生活。卫星通信手机,不受地面网络信号限制,通过手机软件就能够实现与北斗卫星的通讯。若你拥有一部卫星通讯手机,关键时刻它将成为生命通道。



一、手机卫星通信的前世今缘

1.“铱星计划”

上世纪末,摩托罗拉公司率先提出了手机卫星通信系统的方案,即向太空发射77颗卫星,因77是金属元素‘铱’的电子数量,因此称为“铱星计划”。摩托罗拉最初方案代替全球基站通讯,提供一个全球通信平台,若该计划获得成功摩托罗拉将成为移动通讯的主宰者。

由于整个铱星计划耗资太大、耗时太长,经过十几年才推出铱星手机,而同时蜂窝通讯技术获得突破,各大移动通讯公司投入巨大资源建造基站,打败了铱星计划,让这项充满野心的技术最终流产。


铱星计划

2.卫星通讯手机 “王者归来”

支持北斗卫星服务的大众智能手机已经开始走进市场,在无地面网络信号覆盖的情况下,通过手机自带的软件就能够与北斗卫星通讯,发送文字信息和位置信息,保持外界通讯。此前该消息已经引爆了全球手机行业,获得广泛关注。

不难看出,卫星通讯是一项手机辅助技术,即在诸如野外、海洋以及各种无人区,手机可以成为一部卫星通讯设备,常规环境下还能像平常手机一样使用。

谁也无法预测未来和意外哪一个先来,而卫星通讯手机就是你手中一个保险,其价值远不止一部手机那么简单。


手机卫星通讯示意图

二、手机卫星通讯的关键技术有哪些

1.北斗短报文通讯

北斗短报文通信是手机卫星通信的关键,其中涉及三个对象,包括手机端、主控站、北斗星,两个链路,包括北斗星间链路、星地链路。

其最大优势在于独特的星间链路技术,能够降低对地面网络依赖,实现更加灵活的通讯,提供全方位的通讯支持[1-2]。


星间链路技术示意图[3]

信息发送过程:手机端-星地链路-北斗星-星间链路-星地链路-主控站,主控站对报文信息进行处理。

信息接收过程:处理后的信息将按照发送过程原路返回,发信用户的报文数据在成功接入报文服务星后,该星会返回一个接入成功的确认信号,而收信用户在成功接收报文后会向主站发送一个回执信息[3]。


手机卫星通讯交互示意图[3]

2.短报文芯片

基于手机应用的短报文芯片:为了实现北斗短报文通信功能,在原有基础上需要增加短报文芯片,短报文芯片通常需要实现通信、射频、基带等一体化的功能,同时还需要控制体积,以便满足嵌入手机使用的要求。该过程实现不换卡、不换号、不增加外部设备,就可以与北斗卫星通信的效果。

自主化短报文芯片研制:针对能够应用于北斗通信的手机芯片,中国相关部门及企业,联合完成了国内首颗手机北斗短报文通信射频基带一体化芯片(“短报文芯片”)研制,通过攻克卫星通信与芯片结合关键技术,实现了大众智能手机卫星通信能力,建成北斗三号短报文通信服务平台,全球首创将短报文通信服务融入大众手机。


自主短报文芯片研制发布会

三、手机通讯的新未来在哪里

1.“星链计划”

马斯克要打造一个由4.2万颗卫星组成的全球互联网,这让我们不由自主地想起摩托罗拉的“铱星计划”。然而,时过境迁,马斯克瞄准的是下一代的互联网通讯方案,他的设想与摩托罗拉是异曲同工。至于未来怎么样,暂没有人敢下结论,但马斯克已经走在路上。

2.天地融合

现实而言,一些特殊区域无法建设基站,经济落后的国家、地区,同样缺乏建设基站投资,而卫星通讯将提供对应的解决方案,卫星覆盖面积远大于基站。未来卫星通讯将是最有希望解决飞机上网的技术方案,届时人们就可以在漫长旅行中进行工作、娱乐。此外,在海洋上无法大面积建设基站的问题也将在未来得以解决。

随着技术不断发展完善,当其通讯能够接近基站通讯,其应用也将会获得更深层推广,也将和基站网络形成“天地融合”,协同发展的局面。甚至有专家提出,未来世界将会以卫星通信为主,地面通信为辅。


天地融合概念

3.物联网6G时代

5G网络目前已全面推广,而6G网络已经在路上。6G网络的核心就是实现卫星通信和地面无线的融合,整个世界将会是全方位的无线通信世界,物联网将渗透到人们生活中的方方面面,诸如远程操控驾驶、远程医疗技术、远程教育等。

在全球卫星定位系统、电信卫星系统、地球图像卫星系统和6G地面网络的联动支持下,网络下载将达到1TB/s,人们将会处于一个无延迟的世界。卫星通讯也将利用大量的卫星,融合到6G世界,为6G构建底层支持。



总结:

大众化卫星通讯手机到来,掀开了卫星通讯技术应用的新篇章,像启动的复兴号,高速发展的趋势已肉眼可见。追求通讯速率和传播量,实现与地面基站相同的通讯效果,是其发展的必然趋势,也促使大量企业、机构开展更为先进的研究,为人类探索出更优化的高质量通讯服务技术方案。

参考文献:

[1]杨长风.进入全球服务新时代的北斗系统[J].卫星应用,2022(04):8-9.

[2]李申阳,王海涛,张佳培,田广宇,于雪晖.北斗星间链路系统全球通信保障效能分析[J].电子设计工程,2022,30(13):33-37.

[3]郑家驹. 北斗全球短报文接入策略研究[D].中国科学院大学,2020.

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