全球首創(chuàng)！iPhone13跳票的功能讓北斗衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了？
物聯(lián)網(wǎng)智庫 整理發(fā)布
導(dǎo)讀
去年，就有傳言說iPhone13上將會(huì)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信，現(xiàn)在，這個(gè)傳言又轉(zhuǎn)到了iPhone14和Apple Watch身上。根據(jù)著名的蘋果爆料者M(jìn)ark Gurman所說，未來的iPhone將加入衛(wèi)星通信，可以讓用戶在沒有信號(hào)的情況下發(fā)送緊急短信，而知名蘋果分析師郭明錤也在他的報(bào)告中提到，下一代iPhone將支持低軌衛(wèi)星通話和收發(fā)信息的功能。
不過，下一代iPhone是否能真正實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)功能還未可知，但支持北斗短報(bào)文通信服務(wù)的智能手機(jī)可能會(huì)搶先一步到來。
上周六，關(guān)于北斗三號(hào)的最新成果正式向外界發(fā)布：中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)有限公司聯(lián)合中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司、中國(guó)電子科技集團(tuán)有限公司以及國(guó)產(chǎn)手機(jī)廠商，攻克多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，完成國(guó)內(nèi)首顆手機(jī)北斗短報(bào)文通信射頻基帶一體化芯片研制，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)“不換卡、不換號(hào)、不增加外設(shè)”的大眾手機(jī)“一號(hào)雙網(wǎng)”設(shè)計(jì)，全球首次實(shí)現(xiàn)了大眾智能手機(jī)衛(wèi)星通信能力，在亞太地區(qū)大眾用戶將享受到北斗三號(hào)短報(bào)文通信服務(wù)。
北斗短報(bào)文通信是基于中國(guó)北斗二代、三代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的特點(diǎn)開發(fā)而來的，其同時(shí)具備定位與通訊功能，無需其他通訊系統(tǒng)或運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)支持，即可實(shí)現(xiàn)北斗用戶間的雙向短報(bào)文通信。同時(shí)，北斗三號(hào)短報(bào)文通信在北斗二號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級(jí)換代，提高了系統(tǒng)服務(wù)容量，降低了終端發(fā)射功率。
當(dāng)手機(jī)搭載這項(xiàng)技術(shù)后，在通信方面將實(shí)現(xiàn)高敏度信號(hào)捕捉、創(chuàng)新通信編碼能力等。不僅如此，通過長(zhǎng)時(shí)間的研發(fā)，科研人員還攻克了體積的約束和功耗的要求等瓶頸的束縛，也就是說，未來只要普通用戶所在的位置完成了北斗的地區(qū)覆蓋，無需額外添加輔助設(shè)備，僅用智能手機(jī)就可以享受到無信號(hào)情況下的短報(bào)文通信服務(wù)，不再有“不在服務(wù)區(qū)”的這種痛點(diǎn)存在。
短報(bào)文通信“飛入尋常百姓家”
早在上世紀(jì)末，美國(guó)就有三個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)：銥星、全球星和泰利迪斯衛(wèi)星系統(tǒng)，分別由摩托羅拉、高通、微軟三個(gè)巨頭投資，面向全球提供語音通信系統(tǒng)，但由于地面上移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，導(dǎo)致衛(wèi)星通信的商業(yè)運(yùn)營(yíng)成本過高，這三個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)如今也已經(jīng)破產(chǎn)。雖然有些衛(wèi)星系統(tǒng)仍在使用，但與普通人的手機(jī)通信基本無緣，而是被用于某些專業(yè)領(lǐng)域。
自1994年中國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航工程獲批立項(xiàng)，我國(guó)便開始了“北斗一號(hào)雙星導(dǎo)航定位系統(tǒng)” 的建設(shè)，到2020年第55顆北斗衛(wèi)星順利入軌時(shí)，北斗三號(hào)全球衛(wèi)星系統(tǒng)得以全面建成和開通。而北斗系統(tǒng)作為我國(guó)自研的衛(wèi)星系統(tǒng)，是繼美國(guó)的GPS、俄羅斯的 GLONASS后推出的第三個(gè)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。目前，北斗衛(wèi)星已經(jīng)完成了對(duì)大部分地區(qū)的覆蓋，而且短報(bào)文通信是北斗系統(tǒng)區(qū)別于其他全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)獨(dú)有的特色服務(wù)之一，是其他任何一個(gè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都不具備的，這也使得北斗系統(tǒng)成為了全球首個(gè)通信一體化的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)。
與美國(guó)類似，此前的北斗短報(bào)文收發(fā)功能也只存在于一些相對(duì)的專業(yè)領(lǐng)域，如災(zāi)害救援、船舶車輛管理等，而一般人只能使用北斗導(dǎo)航的定位功能。
在08年汶川地震的時(shí)候，就因?yàn)槭褂昧吮倍芬淮峁┑亩虉?bào)文通信功能，才極大地提高了救援效率，但在當(dāng)時(shí)還必須使用北斗專門的通信終端才能發(fā)送信息。不過，隨著北斗短報(bào)文通信功能與其他技術(shù)的融合發(fā)展及推廣，短報(bào)文通信服務(wù)逐漸在海洋漁業(yè)、電力電網(wǎng)、戶外運(yùn)動(dòng)、水庫雨水情等不同的場(chǎng)景得到了廣泛的應(yīng)用。
此前，普通用戶如果想要在戶外使用衛(wèi)星通信功能，需要一個(gè)單獨(dú)的專用接收設(shè)備，往往設(shè)備比較笨重，即便是便攜式的，也無法與手機(jī)媲美，而且會(huì)在設(shè)備外伸出一根非常明顯的天線。這種專用的衛(wèi)星通信設(shè)備已經(jīng)存在了多年，通常體積較大且價(jià)格高達(dá)幾百美金，還要比手機(jī)消耗更多的能量。目前市面上支持北斗短報(bào)文的便攜終端，也都會(huì)配合手機(jī)APP進(jìn)行使用，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信、位置上報(bào)、軌跡記錄等場(chǎng)景應(yīng)用。
圖：Garmin衛(wèi)星電話
而由于衛(wèi)星信號(hào)收發(fā)模塊的體積和功耗問題在一定程度上被攻克，現(xiàn)在已經(jīng)可以在手機(jī)有限的空間和功耗要求下加入衛(wèi)星通信模塊。此外，北斗系統(tǒng)和其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的不同之處在于，有3顆地球靜止軌道衛(wèi)星和3顆傾斜地球同步軌道衛(wèi)星運(yùn)行在36000千米的地球同步軌道上，衛(wèi)星距離地面距離非常遠(yuǎn)，還需要解決信號(hào)靈敏度的問題。如今，科研人員也已經(jīng)通過創(chuàng)新的信號(hào)編碼技術(shù)，以及高靈敏度信號(hào)捕獲技術(shù)，解決了手機(jī)直接對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行接收的問題。
衛(wèi)星通信前景廣闊
目前，北斗三號(hào)短報(bào)文通信服務(wù)已經(jīng)覆蓋中國(guó)及周邊國(guó)家和地區(qū)，具備低成本、廣覆蓋、高可靠和隨遇接入等特點(diǎn)，可對(duì)地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效補(bǔ)充，而且得益于北斗系統(tǒng)信號(hào)的穩(wěn)定、覆蓋范圍廣，通常北斗短報(bào)文便攜終端的定位精度可達(dá)到5-10m，如果配合上北斗三號(hào)通信協(xié)議，那么單次報(bào)文的長(zhǎng)度將會(huì)增加至1000字，這將會(huì)解鎖更多的應(yīng)用場(chǎng)景。
到目前為止，地球上仍有超過 70%的地理空間，涉及 30 億人口未能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在沙漠和山區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)，傳統(tǒng)的地面通信鋪設(shè)技術(shù)難度大、運(yùn)營(yíng)成本高，通過部署傳統(tǒng)通信骨干網(wǎng)絡(luò)在滲透率低的區(qū)域進(jìn)行普及并不十分現(xiàn)實(shí)。
而衛(wèi)星通信則能夠解決地面通信覆蓋不足等問題，未來具有廣闊的市場(chǎng)空間。相比于4G和5G等地面通信，衛(wèi)星通信也可以分為高軌和低軌兩種方式，雖然最低時(shí)延高于地面通信，但在理論帶寬上卻不相上下，可覆蓋的面積更是有著數(shù)量級(jí)的提升。
尤其是對(duì)于海洋作業(yè)、航空等場(chǎng)景，衛(wèi)星通信是滿足需求的唯一解決方案。對(duì)于遠(yuǎn)洋船舶而言，隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能船舶的發(fā)展，通過衛(wèi)星通信可以聯(lián)通行駛中的船舶與岸端的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)能效優(yōu)化、工況監(jiān)測(cè)等提高運(yùn)營(yíng)效率、降低運(yùn)營(yíng)成本的應(yīng)用；對(duì)于航空出行來說，衛(wèi)星通信具有帶寬容量大、低成本、抗干擾性強(qiáng)、無地面建設(shè)費(fèi)用的優(yōu)勢(shì)，將成為未來機(jī)載通信的重要發(fā)展方向。
當(dāng)然，衛(wèi)星通信對(duì)于國(guó)家而言還有著極其重要的戰(zhàn)略意義。相較于地面通信，衛(wèi)星通信不受極端災(zāi)害和軍事方面的影響，能夠持續(xù)提供通信服務(wù)。如在俄烏沖突中，俄羅斯摧毀中斷了烏克蘭地面通信服務(wù)，但Starlink很快就為烏克蘭開通了星鏈網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，幫助烏克蘭實(shí)現(xiàn)對(duì)外聯(lián)系。
根據(jù)羅蘭貝格數(shù)據(jù)，全球衛(wèi)星通信行業(yè)2018年收入高達(dá) 1265 億美元，其中約 81%收入源于衛(wèi)星消費(fèi)通信。在衛(wèi)星消費(fèi)通信中，目前衛(wèi)星寬帶（互聯(lián)網(wǎng)）的業(yè)務(wù)占比較小，僅 2%。未來，隨著全球星網(wǎng)逐漸覆蓋及成本下降，衛(wèi)星通信應(yīng)用迎來普及，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)潛力巨大。
與此同時(shí)，從供給端來看，隨著制造技術(shù)的更新和競(jìng)爭(zhēng)的加劇，衛(wèi)星的發(fā)生成本也在大幅下降。從 1970 年到 2000 年，衛(wèi)星發(fā)射的平均成本約為 18500 美元/千克。而隨著Space X等革命性企業(yè)的出現(xiàn)，現(xiàn)在能夠以約 2720 美元/千克的成本將衛(wèi)星送入軌道，相較之前降低了 85%。
不僅如此，衛(wèi)星的制造工藝也越來越先進(jìn)。通過更加模塊化的設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化的總線技術(shù)和使用更小、更先進(jìn)的組件，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了專注于制造的衛(wèi)星工廠，既節(jié)省了成本，又加快了批量生產(chǎn)的速度。例如，空中客車和 OneWeb 的合資企業(yè)——OneWeb Satellites，已經(jīng)可以做到每天制造兩顆衛(wèi)星。
此外，由于高、中軌衛(wèi)星的通信時(shí)延較長(zhǎng)，難以滿足日常互聯(lián)網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)需求，更適合用于衛(wèi)星電視和定位導(dǎo)航，而低軌道衛(wèi)星一般位于地球表面范圍 300-2000 千米，具備傳輸延時(shí)小、鏈路損耗低、發(fā)射靈活等優(yōu)點(diǎn)，最適合用于寬帶通信，但低軌道只能容納約 6 萬顆衛(wèi)星，且低軌衛(wèi)星所主要采用的 Ku及 Ka 通信頻段資源也逐漸趨于飽和狀態(tài)，可用空間十分緊張。針對(duì)這種情況，早在2020年我國(guó)就發(fā)射了多顆低軌互聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)衛(wèi)星以及6G通信驗(yàn)證衛(wèi)星，并且已經(jīng)規(guī)劃了一個(gè)由12992顆衛(wèi)星組成的低軌互聯(lián)網(wǎng)“星座”計(jì)劃，也即將進(jìn)入實(shí)施階段。
寫在最后
目前，Starlink還需要一個(gè)類似鍋蓋的接收設(shè)備才能使用，手機(jī)并不能直接連接衛(wèi)星。而北斗衛(wèi)星的短報(bào)文功能下放到普通的智能手機(jī)市場(chǎng)，證明了我國(guó)的衛(wèi)星通信與地面通信相結(jié)合的“天地一體”規(guī)劃，即將進(jìn)入實(shí)質(zhì)發(fā)展階段。
也許到了未來的6G時(shí)代，手機(jī)將具備直接與低軌衛(wèi)星星座進(jìn)行通信的能力，甚至未來北斗系統(tǒng)還可能會(huì)繼續(xù)升級(jí)，不僅開通圖片和視頻的傳送功能，而且將衛(wèi)星通信與物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)交叉創(chuàng)新，進(jìn)而拓展出更多的使用場(chǎng)景。
1.《北斗系統(tǒng)首次有了質(zhì)量認(rèn)證，芯片天線等7種基礎(chǔ)產(chǎn)品納入認(rèn)證》，南方都市報(bào)
2.《全球首創(chuàng)！北斗三號(hào)短報(bào)文通信服務(wù)成果正式發(fā)布》，鳳凰網(wǎng)軍事
3.《用了“中國(guó)芯”的北斗，有何優(yōu)勢(shì)？》，網(wǎng)易
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