遠古的人們,通信基本靠吼,費嘴不說,聲音還傳不遠。
現代的人們,隻需一部手機,就可以千裡傳音,友善又快捷。
很多人認為有一部好的手機,就可以盡情享受通信帶來的快樂。
然而,事情并沒有那麼簡單。通信,是一個複雜的系統,也是一個龐大的網絡。
一個電話的接通,可能需要信号翻山越嶺,騰雲駕霧。
01目光所緻,皆是疆土
便利的通信,是因為有龐大數量的基站對網絡進行支撐。
截至2024年2月,我們國家的基站總數超過了1200萬個,其中5G基站數超過350萬個。
行走在繁華的街道上,漫步在安靜的公園裡,乘坐在飛馳的動車上,不論我們在哪裡,都可以拿出手機随時聯系。
不管是為了工作還是為了娛樂,我們忙到不亦樂乎的時候,其實手機也在一直地忙碌着。
每一部正常運作的手機,都在與周圍的基站建立着連接配接。
手機一開機,就會發送信号到最近的基站,向核心網送出注冊請求。核心網檢查通過以後,手機才算是正式接入到了通信網絡。
基站一般放置在高處,而信号就像是一張無形的漁網向下俯瞰,為覆寫範圍内的手機提供通信服務。
即使我們一直待在某個基站的覆寫範圍内,沒有改變位置,為了避免與通信網絡失去聯系,手機需要周期性觸發注冊更新流程,核心網也會通過基站定期詢問手機是否線上。
當手機移動起來,就會從一個基站的覆寫範圍切換到另外一個基站的覆寫範圍,基站會根據信号的強弱,觸發切換流程,将手機切換到信号更強的基站輻射範圍内。在整個切換過程中,正在刷的視訊/打的遊戲會被無縫轉移到新的無線接入網絡中,我們毫無感覺。
在寒冷北方看冰燈的小A,要給在溫暖南方曬太陽的小B,打視訊通話分享各自的快樂。
信号的傳遞,将經曆一場跨越山河的旅程:
小A還要打視訊通話給在戈壁沙漠中搞道路建設的小C,能打通嗎?
小A還要打視訊通話給在茫茫大海中搞科考航行的小D,能打通嗎?
人類征服自然的腳步雖然已經遍布全球,但是在大海上/在高山上/在荒漠中豎起一個個基站,很有難度,似乎也沒有什麼必要。
如果連地面上有一些地方都無法建設基站,那麼天空呢?
02擡頭望天,目标高遠
早在1957年第一個人造地球衛星飛上蒼穹,人類就已經将通信的領域擴充到了天空。
為了實作地面與衛星之間的通信,一開始的地面終端,就像一口又大又笨的鍋。
直到30多年後,才出現專門與衛星通信、可以移動的終端,我們稱之為:衛星電話,并一直延續這個稱呼至今。
是的,從這個名字上,我們就可以看出它的主要功能是:打電話。
有了衛星,茫茫大海與戈壁沙漠也可以成功通話。
衛星電話有自己獨特的優勢:
不再依賴地面的基站。
衛星電話的信号可以穿越雲海,與頭頂上的衛星連接配接,哪怕是與地球另一面的人們,都可以随時随地打電話。
如果通信衛星位于低軌道,那麼這種通信衛星相對地面是運動的,衛星天線覆寫的區域也小且一直變化,導緻通信時間短。要想建構成覆寫全球的衛星電話通信網絡,則需要發送幾萬個低軌道通信衛星。
如果通信衛星位于高達三萬六千公裡的同步定點軌道,就可以與地球同步自傳,相當于固定不動了。這種通信衛星的天線覆寫範圍大,隻需要3顆衛星,就可以覆寫全球,實作二十四小時的全天通信。
衛星采用專用的工作頻段,并且由國際電聯ITU-R統一管理。
ITU-R嚴格規定和審批各個衛星工作頻段的申請,一般情況下,需要同時申請衛星軌道資源/衛星通信工作頻率資源。
目前的衛星工作頻率範圍為:1GHz~40GHz,劃分的工作頻段參見下表。
03取長補短,合體變身
當你有一個apple,我有一個pen,是不是就可以合體為applepen?
哈哈,雖然是開玩笑,但是這種取長補短的方法,卻是科技不斷嘗試,不斷進步的一種最佳實踐。
智能手機+衛星電話的合體,就是“衛星手機”,會是什麼樣子的呢?不禁讓人浮想聯翩,很是期待啊!
這樣的衛星手機,離我們會很遠嗎?
衛星手機要想飛入尋常百姓家,有三個難題:
01
頻段
盡管現有的智能手機已經支援了很多頻段,但是要和衛星通信的話,衛星手機還需要支援更多的衛星頻段。
以下為某款智能手機支援的頻段:
02
信号
地面的基站離我們很近,是以手機的天線可以隐藏起來。天空的衛星離我們很遠,要維持足夠的信号,目前是通過外接天線的方式來解決。
既要信号強,又要天線小。這種既要又要的難題,也就隻有“愛折騰”的人類才會提出來,又會努力地去解決。
03
費用
衛星發射上天要花錢吧,衛星通信系統的維護要花錢吧,這可都是一筆筆不小的數目。
現在使用衛星電話的人少,衛星也少,當然就是網速低、費用高。
那如果使用衛星電話的人多、天上的衛星多,當然就是網速逐漸提升、費用逐漸下降了。
畢竟,智能手機也是這麼走過來的,從當初的1MB十幾塊錢到現在的1GB幾塊錢,簡直就是天上地下的差别。
04深耕技術,開啟新篇章
盡管有很多這樣、那樣的難題,但是通信人一直在努力。近年來,可以直連衛星的手機陸續亮相。
未來相信會有更多的衛星手機,不斷湧現,一起期待!
來源:中興文檔
編輯:阿泊