引 言
远古的人们,通信基本靠吼,费嘴不说,声音还传不远。
现代的人们,只需一部手机,就可以千里传音,方便又快捷。
很多人认为有一部好的手机,就可以尽情享受通信带来的快乐。
然而,事情并没有那么简单。通信,是一个复杂的系统,也是一个庞大的网络。
一个电话的接通,可能需要信号翻山越岭,腾云驾雾。
目光所致,皆是疆土
便利的通信,是因为有庞大数量的基站对网络进行支撑。
截止2022年底,我们国家的,其中
行走在繁华的街道上,漫步在安静的公园里,乘坐在飞驰的动车上,不论我们在哪里,都可以拿出手机随时联系。
不管是为了工作还是为了娱乐,我们忙到不亦乐乎的时候,其实手机也在一直地忙碌着。
每一部正常运行的手机,都在与周围的基站建立着连接。
手机一开机 , 就会发送信号到最近的基站,向核心网提交注册请求。核心网检查通过,手机才算是正式接入到了通信网络。
基站一般放置在高处,而信号就像是一张无形的渔网向下俯瞰,为覆盖范围内的手机提供通信服务。
一直待在某个基站 的覆盖范围内,没有改变位置,为了避免与通信网络失去联系,手机需要周期性触发注册更新流程,核心网也会通过基站定期询问手机是否在线。
当手机移动起来 就会从一个基站的覆盖范围切换到另外一个基站的覆盖范围,基站会根据信号的强弱,触发切换流程,将手机切换到信号更强的基站辐射范围内。在整个切换过程中,正在刷的视频/打的游戏会被无缝转移到新的无线接入网络中,我们毫无感知。
在寒冷北方看冰灯的小A,要给在温暖南方晒太阳的小B,打视频通话分享各自的快乐。
信号的传递,将经历一场跨越山河的旅程:
小A还要打视频通话给在戈壁沙漠中搞道路建设的小C,能打通吗?
小A还要打视频通话给在茫茫大海中搞科考航行的小D,能打通吗?
人类征服自然的脚步虽然已经遍布全球,但是在大海上/在高山上/在荒漠中竖起一个个基站,很有难度,似乎也没有什么必要。
如果连地面上有一些地方都无法建设基站,那么天空呢?
抬头望天,目标高远
早在1957年第一个人造地球卫星飞上苍穹,人类就已经将通信的领域扩展到了天空。
为了实现地面与卫星之间的通信,一开始的地面终端,就像一口又大又笨的锅。
直到30多年后,才出现专门与卫星通信、可以移动的终端,我们称之为:卫星电话,并一直延续这个称呼至今。
是的,从这个名字上,我们就可以看出它的主要功能是:打电话。
有了卫星,茫茫大海与戈壁沙漠也可以成功通话。
卫星电话有自己独特的优势:
不再依赖地面的基站
卫星电话的信号可以穿越云海,与头顶上的卫星连接,哪怕是与地球另一面的人们,都可以随时随地打电话。
如果通信卫星位于低轨道 ,那么这种通信卫星相对地面是运动的,卫星天线覆盖的区域也小且一直变化,导致通信时间短。要想构建成覆盖全球的卫星电话通信网络,则需要发送几万个低轨道通信卫星。
如果通信卫星位于高达三万六千公里的同步定点轨道 ,就可以与地球同步自传,相当于固定不动了。这种通信卫星的天线覆盖范围大,只需要3颗卫星,就可以覆盖全球,实现二十四小时的全天通信。
卫星采用专用的工作频段,并且由国际电联ITU-R统一管理。
ITU-R严格规定和审批各个卫星工作频段的申请,一般情况下,需要同时申请卫星轨道资源/卫星通信工作频率资源。
目前的卫星工作频率范围为:1GHz~40GHz,划分的工作频段参见下表。
取长补短,合体变身
当你有一个apple,我有一个pen,是不是就可以合体为applepen?
哈哈,虽然是开玩笑,但是这种取长补短的方法,却是科技不断尝试,不断进步的一种最佳实践。
智能手机+卫星电话的合体,就是“卫星手机”,会是什么样子的呢?不禁让人浮想联翩,很是期待啊!
这样的卫星手机,离我们会很远吗?
卫星手机要想飞入寻常百姓家,还有很多路要走。
01频段
尽管现有的智能手机已经支持了很多频段,但是要和卫星通信的话,卫星手机还需要支持更多的卫星频段。
以下为某款智能手机支持的频段:
02信号
地面的基站离我们很近,所以手机的天线可以隐藏起来。天空的卫星离我们很远,要维持足够的信号,目前是通过外接天线的方式来解决。
既要信号强,又要天线小。这种既要又要的难题,也就只有“爱折腾”的人类才会提出来,又会努力地去解决。
03费用
卫星发射上天要花钱吧,卫星通信系统的维护要花钱吧,这可都是一笔笔不小的数目。
现在使用卫星电话的人少,卫星也少,当然就是网速低、费用高。
那如果使用卫星电话的人多、天上的卫星多,当然就是网速逐渐提升、费用逐渐下降了。
毕竟,智能手机也是这么走过来的,从当初的1MB十几块钱到现在的1GB几块钱,简直就是天上地下的差别。