近日,华为、苹果两场新品发布会,使得卫星通信技术再一次成为全世界瞩目的焦点。
9月6日,华为正式发布Mate 50系列手机。据介绍,华为Mate50系列为北斗卫星消息提供移动终端硬件,搭载了国内首颗手机北斗短报文通信射频基带一体化芯片,成为全球首款搭载卫星通信技术的消费级手机。
9月8日,苹果召开iphone 14发布会。iPhone 14不仅支持卫星通信紧急求助(Emergency SOS via satllite),也可以搭配Find App进行户外定位,卫星定位服务将于11月份上线,首批仅支持美国、加拿大两个国家。
这是两大巨头迎来的第一次正面交锋。
1、两大巨头交锋
所谓“卫星通信”,实际上是一种微波通信,它以卫星作为中继站转发微波信号,在多个地面站之间通信,其覆盖范围远大于一般的移动通信系统,能够实现对地面的“无缝隙”覆盖。
“在野外环境等没有地面网络的地方一旦遇到危险,新手机系列搭载的卫星通信就能发挥效果,它可以无视地面网络限制,具有一键生成轨迹和发送位置的功能,救援人员能很快获悉位置,及时到达现场。”余承东表示。
华为的“北斗卫星通信技术”主要通过北斗卫星短报文功能完成,即带有特定功能芯片的手机终端可以通过北斗卫星转发文字短信。
今年7月30日,北斗三号短报文通信服务成果正式发布。中国兵器联合中国移动、中国电子以及国产手机厂商,完成国内首颗手机北斗短报文通信射频基带一体化芯片研制,全球首次实现大众智能手机卫星通信能力,在亚太地区大众用户将享受到北斗三号短报文通信服务。
北斗短报文通信原理:短报文发送方首先将包含接收方ID号和通讯内容的通讯申请信号加密后通过卫星转发入站;地面中心站接收到通讯申请信号后,经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中,经卫星广播给用户;接收方用户机接收出站信号,解调解密出站电文,完成一次通讯。
据悉,北斗短报文技术对所有手机厂商都是开放的。北斗短报文可以发布140字以内的信息,既能够定位又能显示发布者的位置,核心应用场景为应急救灾、科考、登山探险等4G和5G通信网络无法覆盖的场景。
同时,卫星通信也存在着致命弱点——上网困难。苹果分析师郭明錤就曾透露,华为Mate 50系列的卫星通信功能,即便是能勉强上网,其上网速度也不敢恭维。此前,T-Mobile与SpaceX展开合作,但最终还是因为距离太远、天线功率太低的缘故,最终只能给用户提供2-4Mbps的下行网速(与2G网络差不多,现在大多数APP登录上去都成问题)。
相比之下,iPhone 14支持卫星通信紧急求助(Emergency SOS via satllite),基于研究两年时间打造的定制组件、特定软件,可以连接特定的卫星频率,发送消息,再通过基站、中继中心(如有必要),传达给急救机构。
据悉,iPhone 14使用了波束成形、定向天线阵列,以及直观的方向指示界面,根据提示即可找到卫星的方位。另外,苹果定制了短文本压缩算法,将体积减小3倍。发送信息的具体内容也不需要完全由用户编写,iPhone 14提供了一系列选择题,可以快捷地描述当前情况,也有利于节省信息体积。
不过,苹果并未披露具体使用了哪种卫星通信网络。
2、兵家必争之地
随着两大巨头的带头冲锋,卫星通信技术产业链进入“备战”状态。
在国内,吉利旗下星纪时代CEO王勇近日表示,星纪互联技术将通过5G+低轨卫星通信+近场通信实现全域覆盖,多端互联。未来推出的星纪互联手机将实现天地一体化和无界连接。
2个月前,星纪时代已宣布收购魅族科技79.09%的控股权。
今年3月,小米系公司小米移动软件也获得了一项“基于卫星的通信方法、装置和存储介质”新专利。此外,vivo的部分主流手机也支持北斗导航。
天眼查数据显示,我国现存卫星通信相关企业2.5万家。2022年上半年,我国新增卫星通信相关企业4185家,同比增加33.5%。近十年,卫星通信相关企业注册数量逐年稳步增加,其中2020年增幅最大,全年新增数量同比增加141.0%至4169家,2021年新注册数量同比增加65.4%至6895家。
在国外,SpaceX8月25日宣布Starlink与T-Mobile达成技术合作,探索地面与卫星通信融合。T-Mobile是美国第二、第三卫星通信运营商,全球有上亿用户的地面运营商系统。
谷歌也近日宣布,下一代安卓系统也将支持手机卫星通信功能,Android 14开发者预览版预计在2023年3月启动。这意味着,未来所有搭载Android 14系统的安卓手机,都有望支持这项技术。
“在手机进入同质化阶段,市场迫切需要创新终端破局,未来主流手机厂商都会将手机与卫星链接。这也将推动卫星通信技术在更多领域的应用发展。”分析人士称,随着华为等厂商的“努力动作”,证明“卫星通信最终可能会成为包括iPhone在内的智能手机必备功能”。
卫星系统具有其他系统不可比拟的优势:一是在轨稳定性相对较高,二是能做到全球覆盖。在全球移动通信领域,6G标准预计将于2023年开始制定。业界的一个共识是,未来6G一定会包括卫星。
如果说,2G解决了1G没解决的语音问题,4G解决3G没解决的数据问题,那么6G要解决的重点问题就是5G万物互联。如果没有地面网络覆盖的时候怎么万物互联?现在看到5G多建基站不是最终的解决办法,很有可能在6G的时候需要通过卫星解决。
与此同时,全球航天行业发展也进入了新的阶段。SpaceX的星链(Starlink)是目前全球最大的卫星互联网星座,2022年5月,美国SpaceX公司利用“猎鹰”-9号火箭成功发射第46批53颗“星链”v1.5卫星,目前已约有2350颗“星链”卫星在轨运行。而每次猎鹰9号发射60颗卫星都会增加大约1Tb的在轨通信容量。SpaceX公司下一代“Version 2”星座预计将卫星总数增加到40000颗。
在SpaceX的影响之下,卫星通信成本大幅度降低。当前,SpaceX估值已达1250亿美金,其中超过一半的价值来自Starlink,这是一套能够连接全球卫星互联网空间基础设施。
3、商业是可持续发展的动力
随着移动通信技术的持续发展,卫星通信和固定基站通信结合将会是长期的趋势,也是移动通信向太空发展的前奏。OneWeb与AT&T的合作伙伴关系、Kuiper与Verizon的合作伙伴关系以及HughesNet与Omantel的合作伙伴关系都已经形成,通过卫星通信提供蜂窝通信盲区。
目前看来,卫星通信的角色定位仍然是地面蜂窝通信系统的补充。华为Mate 50、华为Mate 50 Pro突破地面网络限制,但Mate全系列产品仍采用4G技术。
从技术角度来看,卫星使用的频率越高,支持的带宽越宽,但对于设备方向性的要求也越强。因此地面设备需要装一个能够追踪卫星信号的具有方向性功能的天线。但小型化的智能手机天线是内置的,难以实现很强的方向性追踪的功能。由于手机功率和天线尺寸不够,所以做不到高速率,勉强相当于3G速度。
用户终端的性价比和网络拓展能力对卫星通信市场的影响同样不容小觑。在卫星通信系统中,通信终端形式丰富,如手持终端或车载终端等,用户终端的价格较高,卫星运营商和终端提供商正在竞相采取措施降低终端成本,价格因素将成为卫星通信市场的“通行证”,终端的互操作性也将成为卫星通信市场的新宠。
虽然说5G信号的覆盖范围比较小,基站也更密集,成本比4G提高非常多。但一个地面基站的建设成本,也就百万人民币这个量级。而2019年初美国发射的高轨道通信卫星,光发射成本一颗就要上亿人民币。
从商业角度看,卫星通信明显的劣势就是建设初期一次性成本巨大,还需要及时的维护。“一颗卫星制造到上天成本十来个亿,每年运营维护一个亿,按照10年寿命来看,也就是说需要一颗卫星每年发2亿条短消息,每条1块钱,才不亏本,目前手机厂商做这个事情,开通测试时就需要和各方将利益划分清楚。”
对于消费者来说,这仍然是一个极低频的需求。卫星通信技术主要针对偏远地区的通信难题,由于物理距离限制,其网速延迟有一定上限,体验并不会优于蜂窝移动网络。但是,通过普通手机使用卫星通信,用户一定会多付费且资费不便宜。具体通过什么途经收费,目前还不明确。
资料来源:
https://mp.weixin.qq.com/s/k5p_mvTTiCRcZJUert89-A
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