指间的卫星通信

近日,华为和苹果相继在发布新机时提到,新机具备卫星通信功能,为应急场景的通信需求打开一扇窗。

卫星通信并非新技术,例如日常生活中的广播电视、互联网等此前都有一定应用,只是更多用在公共事业场景。此次两大头部厂商的动作,意味着该项技术首次进入大众消费级市场。只是基于各自连通的卫星类型不同,目前能够实现的信息传输能力有所差异。

当然,卫星通信目前在手机中的应用还面临成本偏高、模组相对复杂、使用频率低等现实考虑,相比卫星通信,另一种低功耗传输技术LoRa在一定空间环境中也可以实现应急通信功能,模组成本也更低。

目前市场中的新进入者星纪时代,甚至马斯克旗下星链,都提出将打造侧重于空天一体的通信能力,根据业界共识,未来6G技术商用后也将迎来一个空天信息传输打通的时代,由此卫星通信在6G时代或许也将发挥重要作用。

卫星通信进阶

早年间,卫星通信技术已经陆续在三大类型的2B类场景中得到应用。

中银证券分析指出,卫星通信是航天技术和现代通信技术相结合的重要成果,在广播电视、移动通信及宽带互联网等领域得到了广泛应用。

举例来说,中央电视台8套、中央人民广播电台7套、中国国际广播电台1套节目和省级台节目都是卫星通信在广播电视方面的运用。在移动通信方面,卫星通信可应用于远洋渔业、石油勘探、航空海运、远程教育医疗、两极科考及国际维和等领域。宽带互联网领域,卫星通信大量应用于“动中通”互联网接入,对飞机、船舶、高铁等地面网络无法企及的移动交通工具提供宽带上网、流媒体和视频服务,突破传统卫星的速率瓶颈。

2018年全球通信卫星收入组成情况,电视直播占最大比重。

如今华为和苹果的商用,则意味着卫星通信开始迈步进入消费级市场。

“据我了解,其它手机厂商也都在关注或研发相关产品,未来会有更多厂商跟进。卫星通信也不单是手机厂商在推进,而是卫星通讯行业在推动。”IDC中国高级分析师郭天翔向21世纪经济报道记者表示,但如果只是用在手机普通用户上,卫星通讯服务盈利的可能性很小,更多应该要用在其它行业,如汽车行业的自动驾驶、定位导航等场景。

“特别是现在手机厂商与新能源汽车的联系越来越紧密,未来通过其它行业应用盈利的可能性更大。当然目前在汽车行业,这个技术依然在验证中,仍未落地。但是相信未来相关产业还是会有较大发展空间。”他续称。

不过细看下来,会发现华为和苹果目前能够实现的信息收发能力还不尽相同。由于连通的是高轨卫星北斗,华为目前仅能实现短报文的发送,而苹果链接的是低轨卫星,则可实现信息的发送和接收。

“北斗的卫星通信主要使用北斗三号系统中的地球静止轨道卫星。它的优势是一直在我们头顶,只要在空旷无遮蔽的地方,就可以发送卫星消息。但作为高轨卫星,北斗卫星发射信号的频率和带宽存在较大限制。手机卫星通信暂时只能发送文字节,不能接收。”郭天翔分析道,星链属于低轨卫星系统,只会在短时间内路过人们头顶,连接卫星时,需要把手机始终朝向卫星的移动方位。但是作为低轨卫星,可以拥有更多宽带,所以可以收发信息。

“两者在传输时延、传输损耗、星下点移动速度、波束覆盖、卫星容量、系统可靠性等都有不同。另外在卫星制造成本、火箭和发射费用、地面站建设成本及最终使用终端成本也都有较大差异。”他进一步表示。

当然,具备卫星通信能力背后也需要不少技术调教,也面临当前偏高的成本门槛。这令卫星通信技术在手机中,短期内都不会成为一种普遍性应用,这也是为什么苹果并没有过多谈及该项能力。

“手机品牌厂商在高阶市场竞争更加激烈,除更好地供应链控制能力从而实现压缩成本外,还要不断突破式创新。”TrendForce集邦咨询分析师谢雨珊也向记者分析,手机要连通卫星,除需发射功率提升,另一方面需加强卫星讯号。目前手机是内建天线,若要连接卫星,需要体积大的外建天线。“随着自然灾害和地缘冲突,卫星通信中的语音服务、紧急短信等,有机会成为智能手机的必备功能。”她续称。

全息通信演进

从当前商用进度和场景实用度看,虽然应急通信场景需求的确存在,却未必是大众手机当下应必备的功能。

郭天翔向记者分析,相比较平常看到的卫星电话等设备,卫星通信应用在手机上对信号接收发射能力以及射频模组的要求更高,所以整机成本会有明显提升。以目前手机上的商业模式看,不管是否收费,因为最终涉及用户群体有限,对于卫星通信类企业来说,很难最终盈利,需要寻找新的商业模式进行变现。

近日举行的一场工信部发布会上,还有更多新入网机型支持北斗的消息。据工业和信息化部电子信息司副司长徐文立表示,2022年上半年,新进网手机中有128款支持北斗,出货量合计1.32亿部,出货量占比达98.5%。

不过郭天翔指出,这里提到的支持北斗,更主要是指使用北斗卫星定位,并不是使用北斗卫星通信。“从支持北斗,到真正落地商用,中间还有很多技术要求,比如通信协议和通信频段都与地面移动通信网络不同,对于手机的基带处理、射频电路和天线设计上都有所差异。”

从这个角度看,在紧急通信场景下未必卫星通信就是当下的最优解。

2019年前后,就有头部手机大厂先后展示过另一种无网络通信技术LoRa。这是低功耗广域网络LPWAN的一种,另一种是更广为认知的NB-IoT。

根据彼时展示,在无信号状态下,两台同样型号的手机可以实现文字甚至语音通话,也被称为“无网络通信技术”。当然这只是技术操作层面的可行,倘若该技术要真正实现,还会面临监管审批、供应链等方面的考量。

谢雨珊向记者分析,LoRa和卫星通信可作为互补技术。“目前低功耗远距离物联网技术,如LoRa或NB-IoT等,为全球物联网设备和卫星间提供直接通信,其被视为低功耗广域网市场的一部分,但是定位精度方面,不同的应用场景要求不尽相同,有些场景需要高精度定位,有些只需要大概的定位范围。”她续称,LoRa Edge主要针对10-50m的定位范围,实现中精度的定位系统。基于其定位方案,可根据客户端具体需求进行量身定制,其终端电池寿命可达到数月,乃至数年,其模块成本小于5美元。

当然,从通信的纵向发展趋势来看,无论是低成本的物联网连接技术,还是目前偏高成本的卫星通信技术,都是走向未来全息通信时代的一个落脚。换句话说,通信业内的一种共识是,未来的通信将是一个多类型通信能力互补的发展态势。

全球空天一体化网络通信模式示意图

全球空天一体化网络通信模式示意图

虽然还不能说目前头部手机厂商探索的卫星通信技术就一定是为6G时代所做的预演准备,但按照行业共识,6G技术的确将带来一个空天一体的通信发展阶段。

从这个角度看,就不难理解行业新加入者吉利集团控股的星纪时代和马斯克旗下星链,为何会对红海厮杀的手机市场有更大希冀。星纪时代董事长李书福此前已经在陆续投资卫星类企业,星链目前也在积极发射卫星,二者都直指空天一体的通信时代。

“6G需求指标以增进5G为主,包括用户传输速度、最高传输速度、区域容量、移动性、可靠度、延迟性、连接密度、电池等方面,另因6G带来大量新的技术场景,而这些技术场景提出更高要求的定位服务,因此6G更加强调位置正确性。”谢雨珊如此向21世纪经济报道记者分析。

她进一步分析,在6G时代,预期从地面、海上到距离地表2000公里,即低地球轨道以内的广大区域都能传输6G讯号,并让讯号传输效率不再因聚落大小、地面基础设施多寡或地形掩蔽而有显著差异,继而实现全局通讯。在此过程中,凡是基站无法覆盖、难以覆盖的地区,预期会由卫星讯号填补,因此卫星通讯在6G时代扮演的角色将愈发关键。

郭天翔则向记者表示,当前阶段看,未来6G技术发展还充满变数,但是未来,卫星和蜂窝通信将会是互相融合、补充的关系,实现6G+卫星通信+近场通信。

由此可以期待的是,更顺畅的通信和交互环境在不久的将来都会陆续实现,也将带来更丰富的应用场景拓维空间。

“随着智能手机连接卫星网络,将可能改变产业游戏规则,除提供全球无死角的无缝隙连接能力外,未来将有更多非地面网络(Non-Terrestrial Networks,NTN)应用,利用太空(Space-Brone)载体或高空(Air-Brone)载体,以载体配置通讯传输设备的方式,进而实现通讯网络覆盖。”谢雨珊续称。


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