華為發(fā)布Mate 60 Pro手機之后,衛(wèi)星通信忽然成為全民大熱門。不少買到的人紛紛到開闊地帶測試天通一號的衛(wèi)星通信能力。因為天通一號運行在距離地球表面35800千米的同步軌道,所以手機的衛(wèi)星電話體驗比地面移動通信要差,不但需要一定時間來對星,而且時間延遲比較明顯。盡管如此,用戶們?nèi)匀皇菢反瞬黄#驗檫@是通信史上第一種普及型的衛(wèi)星通信終端。
其實,衛(wèi)星電話已經(jīng)發(fā)展了幾十年,出現(xiàn)了相當(dāng)多雙模手機,也就是同時具備衛(wèi)星通話和地面移動網(wǎng)通話能力的手機。但是這些型號都沒有脫離開服務(wù)專業(yè)市場模式。回顧這個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程,人們就會感覺到Mate 60 Pro的劃時代意義。
衛(wèi)星電話也要有號碼
要使用衛(wèi)星電話,必須能看到開闊的天空,讓手機和衛(wèi)星之間能彼此“直視”。幾乎沒有人指望衛(wèi)星電話在室內(nèi)可以使用。但根據(jù)實踐,如果屋頂很薄,電磁波還是可以通過的。在窗戶附近或建筑物的頂層,衛(wèi)星電話還是有希望打通的。另外,人們還可以考慮設(shè)置中繼器,衛(wèi)星天線裝在室外或者車外,然后連接到普通的個人電子終端上。
根據(jù)國際電聯(lián)《無線電規(guī)則》,移動衛(wèi)星服務(wù)(MSS)分為陸地移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)、海上移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)、航空移動衛(wèi)星服務(wù)。衛(wèi)星電話不但要能連接到衛(wèi)星上,還要能夠連接到全球范圍的電信網(wǎng)絡(luò)。也就是說,要能夠打到任何一個電話號碼上。所以,衛(wèi)星電話本身也要有號碼。各國電信管理部門分別給自己國家銷售的衛(wèi)星電話分配了專用的號段,包括全球星和銥星。這樣,人們就可以用普通的固定電話和移動電話撥打衛(wèi)星電話。然而,地面電話對衛(wèi)星電話呼叫的話費往往高于衛(wèi)星電話對地面電話或者衛(wèi)星電話對衛(wèi)星電話的話費。所以,除非很必要,我們還是不要給對方的衛(wèi)星號碼撥號。
中國曾經(jīng)向美國訂購 APMT 移動通信衛(wèi)星,但被美國政府阻止
如果使用低軌道衛(wèi)星電話,那么用戶或許感受不到時延,這也是銥星得到好評的主要原因之一。不過使用地球同步軌道衛(wèi)星電話,包括天通一號,人們就要考慮往返70000多千米帶來的時延,雖然0.4秒這個數(shù)字看起來不大,但是在實際通話的時候,還是需要適應(yīng)一下的。因為人類語言的音節(jié)速度其實相當(dāng)快。漢語每秒鐘平均可以發(fā)出5.18個音節(jié),英語可以達(dá)到6.19個,日語甚至可以達(dá)到7.84個。有些詞匯往往只有一兩個音節(jié),所以0.4秒的延遲感受還是很明顯的。大家用同步軌道衛(wèi)星手機的時候,需要略微有點耐心。
在低軌道上,衛(wèi)星可以直接幫助手機收發(fā)短信
MSS也可以提供單向通信服務(wù)。比如提醒某些用戶,當(dāng)前處在覆蓋不佳區(qū)域,要求他們前往信號比較好的區(qū)域打電話。另外,全球星提供單向數(shù)據(jù)上行鏈路服務(wù),通常用于資產(chǎn)跟蹤。銥星也曾經(jīng)運營單向?qū)ず魴C服務(wù),但如今早已被淘汰了。
地面鐵塔的信號不會被衛(wèi)星干擾
衛(wèi)星電話與衛(wèi)星手機的區(qū)別
和地面移動電話類似,大多數(shù)衛(wèi)星電話都支持語音呼叫、短信和低帶寬互聯(lián)網(wǎng)訪問。衛(wèi)星電話的優(yōu)點人盡皆知,它可以在沒有固定電話和蜂窩網(wǎng)絡(luò)等地面通信基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)使用,所以休閑遠(yuǎn)足、狩獵、釣魚和劃船旅行的人們會比較青睞衛(wèi)星電話。一些商業(yè)用戶,比如礦山和海上運輸,也傾向于使用衛(wèi)星電話。到目前為止,衛(wèi)星電話很少受到地球上的自然災(zāi)害或戰(zhàn)爭等人類活動的干擾,是緊急情況下的可靠通信工具。
從大的概念范圍來說,衛(wèi)星電話是衛(wèi)星移動通信終端的一種。衛(wèi)星電話的使用場景,簡單來說只有兩種,一種是坐在艙里,一種是徒步在野外行走。這里的艙可能是機艙、船艙,也可能是車艙。艙內(nèi)用的電話因為對重量的要求比較寬松,對供電能力的要求也比較寬松,所以經(jīng)常可以采用傳統(tǒng)聽筒的方式,有一個體積不算太小的機身。在使用的時候,電話聽筒就扣在這個機身上,打電話時拿起來,不打的時候掛回去。在很長一段時間里,海事衛(wèi)星的電話就是以這種形式存在的。如今除了在船舶和飛機上,這種衛(wèi)星電話的使用已經(jīng)越來越少了。例如,幾乎每一架民航客機上都有海事衛(wèi)星電話,可以提供給用戶緊急使用。它們采用的都是傳統(tǒng)的聽筒。
如今人們討論的衛(wèi)星電話,更大程度上是衛(wèi)星手機。其實絕大多數(shù)的衛(wèi)星手機看起來都有點像對講機。它們的體積相對比較大,機身比較厚,有一根又粗又長的衛(wèi)星天線,這樣才能夠和地球同步軌道上的衛(wèi)星相互通信。甚至于和低軌道衛(wèi)星通信的銥星手機體積也不小,天線同樣是又粗又長的,這主要是為了改善信號質(zhì)量,實現(xiàn)連續(xù)而清晰的通話語音。隨著觸屏手機的發(fā)展,衛(wèi)星手機也在向這個方向靠攏,天通一號的手機就有一個全觸屏的型號,當(dāng)然也沒有能夠擺脫掉那根又黑又粗的天線。Mate 60 Pro是第一個不需要大型天線的衛(wèi)星手機型號。
銥星手機
打衛(wèi)星電話要多少錢?
衛(wèi)星電話的一個突出特點就是貴,比如銥星9505A手機于2001年發(fā)布,售價上千美元。海事衛(wèi)星的BGAN終端通常價值數(shù)千美元。它們的通話費用也相當(dāng)高,從固定電話和普通移動電話撥打語音電話的費用,從每分鐘3美元到14美元不等。不同衛(wèi)星電話網(wǎng)絡(luò)之間的通話通常非常昂貴,通話費高達(dá)每分鐘15美元。從衛(wèi)星電話到固定電話的話費通常約為每分鐘0.80~1.50美元。大多數(shù)衛(wèi)星電話網(wǎng)絡(luò)都有預(yù)付費計劃,代金券從100美元到5000美元不等。
海事衛(wèi)星的BGAN終端
相比之下,Mate 60 Pro那6999元的售價,和天通一號1元多/分鐘的通話費用,是相當(dāng)劃算的。
衛(wèi)星電話通常采用特殊的國家/地區(qū)呼叫代碼。國際海事衛(wèi)星組織的衛(wèi)星電話代碼為+870。但在2008年底,代碼+871至+874被淘汰。低軌道系統(tǒng)則在國際電信聯(lián)盟的全球移動衛(wèi)星系統(tǒng)虛擬國家代碼+881中分配編號范圍。比如銥星衛(wèi)星電話的代碼為+8816和+8817。全球星雖然分配了+8818和+8819,但使用美國電話號碼。小型區(qū)域衛(wèi)星電話網(wǎng)絡(luò)以+882代碼分配號碼,該代碼指定用于“國際網(wǎng)絡(luò)”。
法律限制
衛(wèi)星電話的優(yōu)點,是不受地面條件阻礙,然而有時候這也是缺點。多數(shù)國家不會允許在自己的境內(nèi)有一種通信系統(tǒng)可以完全繞過政府監(jiān)管。所以,衛(wèi)星電話系統(tǒng)必須在具體國家取得許可證才能經(jīng)營,也就是所謂的落地。如果有人使用未經(jīng)許可的衛(wèi)星電話,那就是違法犯罪行為。甚至在一些國家,大多數(shù)衛(wèi)星電話都是非法的,因為司法部門擔(dān)心衛(wèi)星電話會成為恐怖活動的工具。比如在印度,只有海事衛(wèi)星電話可以合法使用,其他所有系統(tǒng),包括瑟拉亞和銥星系統(tǒng),都是非法的。
采用聽筒的衛(wèi)星電話
衛(wèi)星直連手機的未來
衛(wèi)星電話在今后的通信事業(yè)發(fā)展中會有什么樣的前途呢?根據(jù)通信界對6G的設(shè)想,它將是一個集成了高軌道和低軌道衛(wèi)星、覆蓋全球所有角落的通信體系。因此6G終端必須要考慮衛(wèi)星通信問題,其中包括語音通信、寬帶通信和窄帶的物聯(lián)網(wǎng)通信。也就是說,到了6G時代,普通手機和衛(wèi)星手機之間的界限將完全消失,所有的消費型手機都將具備衛(wèi)星通信的能力,就像如今普遍具備拍攝功能一樣。
其實這個進程如今已經(jīng)開始了。大概兩三年之前,手機制造商和衛(wèi)星運營商開始探索,如何用普通智能手機直接連接衛(wèi)星。其實普通電信運營商使用的頻段中,2G部分和L頻段、S頻段是重合的。平時之所以不會發(fā)生干擾,是因為地面鐵塔的信號強度比衛(wèi)星強得多,衛(wèi)星不可能干擾鐵塔。在適合衛(wèi)星電話使用的無人區(qū)、災(zāi)害地區(qū),又不存在鐵塔,不會干擾衛(wèi)星。但是普通手機的天線增益和信號處理能力都不適合直接連接衛(wèi)星。如果能對此做一些改進,至少能讓普通手機利用衛(wèi)星,實現(xiàn)收發(fā)短信甚至應(yīng)急的話音通信。
研制中的直連手機衛(wèi)星
2022年,蘋果iPhone 14開始支持通過全球星衛(wèi)星發(fā)送緊急短信。2023年,蘋果iPhone 15開始在美國提供衛(wèi)星通信服務(wù),但并不是直連衛(wèi)星,而是要經(jīng)過設(shè)置在路邊的中繼站。2022年,跨國電信運營商T-Mobile與“星鏈”合作,嘗試通過現(xiàn)有的LTE/5GNR頻譜使用“星鏈”服務(wù)。還是在2022年,美國AST SpaceMobile決定,新建一個空間蜂窩星座,完全使用和地面鐵塔相同的通信協(xié)議,允許現(xiàn)有的、未經(jīng)修改的智能手機連接到衛(wèi)星。2023年,高通宣布,要在驍龍8 Gen 2芯片組上增加支持銥星的功能,使用這種芯片組的安卓手機可以通過銥星實現(xiàn)收發(fā)短信。
目前來說,衛(wèi)星直接連接手機,提供短報文類型的通信能力,困難并不大,要想提供話音服務(wù),就需要一定的技術(shù)開發(fā)。
當(dāng)然,這樣的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢也會帶來新的問題。目前用于MSS業(yè)務(wù)的頻率資源是非常有限的,只有L頻段和S頻段的一小部分資源,加起來還不超過100兆赫。如果世界范圍內(nèi)的消費手機都普遍可以使用衛(wèi)星通信,那么這一點點頻率資源肯定不能滿足幾十億人的需求,哪怕是偶然用一用,也會引起沖突和干擾。所以,衛(wèi)星移動服務(wù)和地面移動服務(wù)之間是不是應(yīng)該考慮頻率資源的融合,就是一個很值得研究的問題。
通信技術(shù)的發(fā)展一日千里,甚至比集成電路技術(shù)進步還要更快一些。從80年代1G出現(xiàn),到5G普及,只用了大約40年時間。按照這樣的發(fā)展速度,6G將在不遠(yuǎn)的未來出現(xiàn)在人們的日常生活里。到那個時候,每個人都可以說自己是衛(wèi)星通信用戶了,這在航天技術(shù)剛剛起步的年代是不可想象的。
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