手机上天要有中国标准了:华为苹果都在抢,星地融合是未来主流方向

化工老司机 2023-05-17
3281 字丨阅读本文需 8 分钟

5月15日消息,自从华为 Mate 50 系列首次搭载卫星通信技术以来,已有多家厂商和方案商开始实装这一技术。根据最新消息,国内 29 家单位将联合推动制定手机卫星通信的“中国标准”。

卫星通信技术原本只存在专业领域,距离普通消费者可望而不可及。但在去年,华为Mate50系列全球首发民用手机卫星通信技术,让普通人也能享受这项技术的魅力。

据微信公众号“5G推进组”发布消息显示,为进一步加强卫星互联网技术和标准研究,提升产品研发和验证水平,推进卫星互联网产业发展。2023年4月份正式成立NTN工作组,随后在今年5月12日召开第一次会议,所有参与者出席会议。

公开资料显示,NTN工作组会议由中国信科承办,国家航天局对地观测与数据中心、信通院等多家机构与四大运营商都有参与。其中与手机行业相关的企业包括芯片平台:联发科、紫光展锐;手机厂商:华为、中兴、OPPO、vivo、联想参与。

会议主要讨论了核心网关键技术和手机直连卫星技术,开展高/底轨卫星的连接,推动行业技术的中国标准制定。有业内人士透露,卫星通信技术将成为智能手机标配,至少在下半年开始会有更多厂商支持,卫星通信技术不再是华为用户独享。

1、手机卫星通信技术主要分为三大类型

第一种为iPhone 14系列与私人航天公司合作,苹果掌握更大的主动权。这种合作可能涉及一些复杂的许可,因此苹果只在北美、欧洲、澳大利亚、中东等一些国家普及,国内暂时不支持苹果与卫星通信技术的连接,具体何时取得许可还不清楚。

另一种是厂商自己搭建卫星技术,例如魅族20无界版支持卫星通信,基于母公司吉利集团构建的卫星网络。和苹果一样,这种卫星技术也需要获得严苛的审核,目前魅族20无界版还没有获得许可,有消息称这款手机将在本月底到下月初正式开售,但遗憾的是暂时不支持卫星通信技术。

最后一种则是与北斗卫星合作,华为Mate50系列、华为P60系列、华为nova11Ultra等机型都采用北斗卫星短消息模式。相对来说这种合作最为简单,只要与北斗卫星展开合作并在手机内植入相关芯片,审核力度肯定要比其他两种模式更轻松一些,未来更多厂商可能也采用与北斗卫星合作打造卫星通信,具体情况如何可以拭目以待。

早在20世纪90年代,相关机构就在设想“无处不在”的通信网络,一众研发机构及商业公司为此目标前赴后继。从2017年到2022年,3GPP等机构大力开展并推动基于5G的卫星通信探索。4月25日,美国卫星通信初创公司AST SpaceMobile宣布打通了全球首个天基蜂窝语音通话。随着3GPP将卫星网络划入非地面网络(NTN)并开展研究与标准化工作,星地融合序幕徐徐拉开。

2、技术与商业模式需要平衡

近期,能“上星”的高端手机一直吸引着人们的高度关注,卫星与手机的连接或许不难,但走向商用却并不容易,利用低轨道通信卫星实现全球无死角移动通信的梦想很丰满,但现实却是骨感的。

1997—1998年,美国铱星卫星通信公司(以下简称铱星公司)委托摩托罗拉公司设计了一套全球卫星移动通信系统,由于72颗(其中6颗为备用星)人造卫星的排布就像铱原子核外电子分布,因此该系统被称为铱星。

作为商业化低轨道卫星的鼻祖,铱星基本不依赖地面设施即可实现全球覆盖。但是,这个全球最具创造力的系统,却于2000年3月随着铱星公司宣布破产而中场落幕。

回忆这段往事,中国信息通信科技集团有限公司副总经理陈山枝分外感慨:“20世纪90年代,几乎同期出现的铱星系统(低轨道卫星通信)和地面蜂窝移动通信(GSM)彼此竞争,但铱星却因为巨额的研发和系统建设费用导致公司申请破产,而地面蜂窝移动通信因为用户基数大、成本优势明显,从2G一路发展到5G,商业化之路十分成功。”

客观地说,当时铱星已突破了星间链路等关键技术问题,系统基本结构与规程初步建成,并开始提供包括移动电话、寻呼和数据传输等主要业务。从这个角度看,铱星成功了。但是,计划总投资23亿美元的铱星,到1998年组网完成时,实际耗资50多亿美元,巨额的成本让铱星公司破产时背负了40多亿美元债务,但当时的客户却只有两万多家(据测算约100万用户才能实现盈利)。

不仅实际耗资远超投资预算,价格不菲的铱星因产品质量和服务未能满足客户需求,在市场上也遭受到了冷遇。尤为值得关注的是,摩托罗拉启动铱星建设时,绝大部分城市、近郊农村、交通干线、旅游胜地等人口密集的区域已被地面网络覆盖,摩托罗拉“人们愿意为一个号码通全球而付出一点高价”的想法过于一厢情愿,导致初代铱星最终化为现代通信的一个里程碑。

“技术先进,价格不会成为障碍”,虽然这一观点始终有市场卖点,但铱星留下的前车之鉴,是理念超前、技术先进难敌市场需求,技术与商业模式始终需要一个平衡点,这从铱星重组后转向行业应用而涅槃重生可见一斑。

2、搭建5G非地面网络

理想始终不会泯灭,爱立信计划将5G带出地球。

2022年7月,爱立信宣布,与法国泰雷兹、美国高通各自开展包括多重研究与仿真模拟的细致研究,三方计划对5G非地面网络进行以智能手机为重点的测试与验证。

这意味着未来5G智能手机可以在地球上任何地方使用5G连接,同时宽带数据服务实现完整的全球覆盖,那些通常只能被数据连接能力有限的传统卫星电话系统覆盖的区域也在其中。

正如爱立信高级副总裁兼首席技术官艾瑞克所言,爱立信、泰雷兹和高通合作开展的这一测试和验证将成为通信史上的一座重要里程碑,其最终结果可能会表明无论是在海洋中央还是在最偏远的森林,用户都可以在地球上的任何地方通过联合搭建的5G卫星与地面连接,获得高端、安全和经济的通信服务。

此次测试的目标是验证实现5G非地面网络所需的各种技术组件,包括5G智能手机、卫星有效载荷和地面5G网络部件,以及智能手机的外形尺寸是否可以支持5G非地面网络,从而使未来的5G智能手机成功转变为卫星手机。

爱立信将验证一个5G虚拟RAN(vRAN)堆栈,该堆栈为了处理通过低地球轨道卫星传播的无线电信号而经过了专门修改(模拟5G无线电波在太空真空和地球大气层中的传播情况),泰雷兹将验证适合在低地球轨道卫星上部署的5G无线卫星有效载荷,高通则提供用于验证未来5G智能手机是否可以接入5G非地面网络的测试手机。

艾瑞克补充道,现在讨论何时能够将此次合作所产生的5G原型卫星发射到轨道上并投入使用还为时过早,但爱立信、泰雷兹和高通计划进行的这项具有高技术含量的地面测试和验证工作是使之成为现实的关键。

用于通信的卫星将沿近地轨道运行,其与距地表约3.6万公里的静止卫星相比离地球更近,如果搭载在智能手机上的通信半导体的性能得到提高,即便不利用地面固定大型天线也能联通卫星。

显然,借助低轨道卫星建立5G连接将大大增强5G智能手机的漫游服务能力。

3、星地融合是未来主流方向

地面蜂窝移动通信一路发展到5G,用户规模不断扩大,商业化程度较高。相比之下,卫星通信的商业化程度与地面蜂窝移动通信系统显然不在一个量级。

目前较为成熟的星链计划,聚焦于通过其低轨道卫星为用户直接提供通信服务,虽然是地面移动通信的一个补充,但并未考虑两者之间的深度融合。

而已经得到了主流智能手机芯片和终端厂商支持的5G R17版本标准家族中的非地面网络,其目的是将卫星通信等非地面网络纳入到移动通信的体系中,实现与地面移动通信的融合和共同商用,绝非地面移动通信网络和卫星通信网络“两张皮”发展。

英国萨里大学教授孙智立表示,蜂窝移动通信一直面向地面用户,直到全球覆盖的需求对地面蜂窝移动通信提出了巨大的挑战,卫星通信的优势才显示出来,从而成为5G以及未来6G技术不可或缺的一部分。

为支持5G/6G在大连接、低时延、高可靠性方面的需求,卫星通信从高轨走向全轨(高中低轨)、从窄带走向宽带已是必然。从标准化和产业化角度看,地面通信和卫星通信这两个产业生态的演进路径将完美融合。

华为则认为以蜂窝为主、卫星通信为辅,才能建立起覆盖全球的、适合各种应用场景的网络。但是,即便是构建起这样一张通信网络,仍存在一定的挑战,华为6G首席科学家王俊在2023全球6G技术大会上曾指出,卫星直连手机具备可行性,但提升频谱效率和运维管理是难点。

高轨道卫星离地球远,覆盖面积大,但时延长;低轨道卫星离地球近,时延小,但覆盖面积小。因此要用许多卫星形成星座来实现全球覆盖。空间轨道和频谱是稀缺资源,多种卫星相结合可以增加频谱利用率,有效利用珍贵的频谱资源。能够用于卫星通信的频谱资源比较有限,同时卫星产生的波束远大于地面无线网络,使得频谱的利用率远不如地面无线网络,这将直接影响通信的容量。

在引入低轨道卫星网络时,要做好卫星数量和覆盖范围的权衡。对卫星网络进行动态管理可降低卫星网络传输成本,有利于满足网络服务质量的要求。

现在低轨卫星每颗星基本上只有几分钟的服务时间,每几分钟就会发生一次大规模用户切换。在大规模用户管理和运营时,如何在星星和星地之间实现无缝切换,在未来很长一段时间内都是较大的挑战。

文章来源: 老孙聊科技,河口发布,IT之家

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