消息称华为Mate50系列、苹果iPhone14/Pro将支持“卫星通信

这几天，关于卫星手机的新闻又火了。

据媒体报道，将于9月6日发布的华为Mate 50系列手机将具备卫星通信能力在没有网络的地方，可以通过卫星系统发送紧急信息

无独有偶，又有小道消息称苹果iPhone 13有连接卫星的硬件但是苹果没有和运营商讨论合作模式，所以没有公开在未来的iPhone 14上，这个功能很可能会实现

言下之意，华为和苹果都在卫星通信方面发力似乎又出现了新的赛道

那么，真的是这样吗手机的卫星时代真的开始了吗

今天的文章，小枣君就给大家深度解读一下。

通信频率问题

最近几年来，有关卫星通信的新闻一直是媒体和公众关注的焦点。

尤其是马斯克做了之后，每三天就有新闻，炒作卫星通信对地面蜂窝移动通信的威胁，对5G的威胁。

其实这些猜测很多都缺乏基本的沟通知识除了暴露一些人急功近利，主要是为了服务流量和资本运作

卫星通信，无论现在还是将来，都不可能取代地面移动通信，成为人类的主要通信手段。

接下来，让我解释一下为什么—

首先，我们要明白并牢记，任何无线通信系统都是基于无线电磁波的。

无线电磁波有一个重要的属性参数，就是频率。

不同频率的无线电磁波有不同的特性，如下图所示:

宏观上主要分为光波和电波。

目前，我们的无线通信主要使用无线电波早期使用的低频，中频电磁波正逐渐向高频甚至太赫兹发展还有科学家在研究可见光通信

这部分无线电磁波看似有很多频率资源，但实际上每一个频率都是政府相关部门为了其相应的用途而指定的。

从用户的角度来说，这些频段分为军用，专网，运营商等等。

另外还有ISM无授权频段，不需要申请授权就可以使用，比如我们的Wi—Fi频段。

谁也不能随意占用频率比如我自己发明了一个无线通信设备，然后占用了运营商的800MHz频段在这个频段发射无线信号，这是违法的

用手机进行卫星通信首先要考虑的问题是:它用的是什么频段。

不知道大家有没有注意到，我们拿到新手机的时候，会看到背面有一个蓝色的标签:

这个标签就是手机的入网许可证任何一款手机型号上市之前，厂商都要先拿到工信部做入网测试只有通过测试后，才会颁发证书

这意味着国家对每一款电子产品都有严格的要求，尤其是具有无线信号收发功能的产品:要求收音机的工作频率必须符合国家相关规定和产品的合法使用。

我们的手机设计用于三个频段:

小米机型支持的频段

第二个是Wi—Fi和蓝牙这就是我前面说的免执照频谱，ISM频段只要发射功率符合要求，就可以直接使用

三是卫星定位系统的工作频段我们的手机现在支持GNSS卫星定位，可以发送和接收卫星信号GNSS系统有很多种，比如美国的GPS，中国的北斗，欧洲的伽利略等等

许多卫星导航和定位系统

所以，问题来了很多人每天都吵着要手机通过卫星通讯如果他们真的想交流，用什么频段

卫星通信属于空间无线电通信，已经超出了一个主权国家的无线电管理能力因此，使用卫星通信的工作频率资源应向国际电联提出申请

ITU—R对申请程序和规则有明确的文件和严格的要求，往往与卫星轨道资源的申请同时进行。

卫星通信工作在微波频段，频率范围为1GHz~40GHz按频段可分为:L，S，C，X，Ku，K，Ka其中K波段由于处于大气吸收损耗影响最大的频率窗口，不适合卫星通信

值得一提的是Ka频段。

由于C波段和Ku波段已接近饱和，无法承载更多业务，Ka波段逐渐流行起来Ka波段比Ku波段更易受天气影响，但它有更大的工作带宽和更高的信号强度

反正卫星通信频段和运营商蜂窝通信频段是不一样的目前市面上销售的普通手机根本不支持通信卫星的无线工作频率，自然无法与卫星通信

前面说过，手机可以和GPS，北斗这些定位导航卫星进行通信严格来说，它不是一颗通信卫星但是，我们国家的北斗是牛逼的除了定位，导航，授时服务，它还比GPS多了一项功能，那就是短消息通信能力

也就是说，除了位置信息之外，它还可以执行短消息通信有多短最多78个十进制数字/英文数字，或39个汉字

前面提到的华为MATE 50的卫星通讯功能就是指的这个借助北斗定位卫星的短报文通信信道，在紧急情况下，可以收发短报文进行应急通信

目前市面上的手机都不支持通信卫星的频段那么，可以添加吗

没那么简单。

手机对通信频段的支持不仅仅是增加一个天线涉及到SoC芯片，基带，射频，软件的改造，是一项非常庞大复杂的工作

不是不可能，而是没有意义。

因为大部分情况下手机都有基站信号或者Wi—Fi信号，不需要为极少数情况增加不必要的成本。

和这辆水陆两栖车一样。

有了车和船的功能，也不是不可以但价格会翻倍，利用率极低，不利于汽车的普及

那么如果手机不改装，不支持现有卫星通信的工作频率，是不是就没有办法进行卫星通信了。

不完全是。

我们可以换个思路如果手机不支持卫星通信频率，为什么不直接让卫星使用地面蜂窝基站的频率

事实上，美国运营商T—Mobile和马斯克在他们的新项目中就是这么做的他们让卫星使用5G频段的一部分，改进天线，然后向地面发送无线通信信号

这种工作方式，有一个重要前提，就是必须使用低轨道卫星。

这些年来，卫星通信有一个很重要的发展趋势，就是低轨卫星的兴起。

在过去，发射卫星的成本非常高，所以希望一颗卫星能够覆盖很大的区域如果你想覆盖很大的区域，你必须把卫星放得更高

高轨道卫星虽然覆盖面积大，但由于距离远，通信比较困难当时的通信技术还不是很成熟，所以无线信道的带宽比较低，通信速率也比较慢这种低速率的通信只能勉强满足定位导航的要求

现在伴随着技术的成熟，一发N星技术的广泛应用，发射卫星的成本降低了以Musk Space—X为代表的私人公司采用火箭回收技术，进一步降低了卫星发射的成本，使得铺设大量低轨道通信卫星成为可能

密集恐惧症和谨慎

距离地面较近的低轨卫星，如果不考虑天气因素，可以为地面用户提供信号服务，因为它们都覆盖了视线。

SpaceX的轨道高度原来是1110公里到1325公里，后来降低到540到570公里。

简单来说，相当于把基站挂在天上，也就是稍微远一点的地方。

那么，T—Mobile用这种卫星通信技术能提供的带宽速率是多少呢。

2—4 Mbps .

马斯克的SpaceX通信卫星主要使用专用频段进行卫星通信基于现有卫星数量的优势，目前可以达到300Mbps左右的服务速率

立正！SpaceX通信卫星属于常规卫星通信系统，不是手机达到这个速率，而是它配备的卫星通信设备这个设备有一个锅和一个路由器等等

SpaceX通信卫星设备开箱

SpaceX通信卫星设备天线部署状态

那么，为什么手机不能实现更高的卫星通信速率呢。

这和手机硬件有很大关系尤其是天线的类型

天线类型问题

基于中学物理知识，低频无线信号衍射能力更强，传播距离更远这与卫星通信的场景相匹配

鞭状天线的信号接收和发射能力毕竟较弱比它强的是碟形天线，也就是俗称的锅

只要碟形天线朝向正确，就能达到更好的通信效果。

那么，我想问一下，如果手机进行卫星通信，你愿意在手机上再背一个锅吗那么这个锅，你还是努力找准方位吧

就算你愿意背这个锅，你还是面临一个问题——传递信号的问题。

手持通信终端，发射功率受到严格限制你不会想拿个微波炉在手里交流吧

卫星用手机毫瓦的无线发射功率接收这个信号有多难你可以自己想象

更有甚者，成千上万甚至上百万的手机向太空中的卫星发送信号你认为卫星能捕捉所有信号吗

马斯克的SpaceX通信卫星也存在上行速率不足的问题这是个死胡同

容量问题

好吧，我们继续分析。

接下来说容量。

马斯克的SpaceX通信卫星，号称12000颗卫星，用来覆盖全球中国平均960万平方公里，地球覆盖5.1亿平方公里，约占1.88%只有226颗卫星

那么，地面基站的数量呢。

全国基站总数约为1035万个仅中国移动就有约550万个席位

226 vs 5500000，傻子也看得出来这里面没有替代关系如果没有地面蜂窝基站，我们需要多少颗卫星才能让所有人高速上网

退一步说，即使卫星可以承担点对点的移动宽带连接的海量需求，但是如果信号回传了怎么办数据中心都在地上，云服务也在地上不送回去是不行的

目前5G基站覆盖面积从几平方公里到几十平方公里，正向传输的带宽必须达到几百个用户25Gbps卫星通信，能否实现与地面站25Gbps的通信速率

之前我们国家在一颗卫星上做过试验任务，使用的是高速高阶相干激光通信终端，实现了10Gbps的传输速率。

看起来和25Gbps差别不大，但这是无线通信，稳定性和抗干扰性远不如光纤而且卫星的数量远远少于基站如果要和陆地基站比，其数量需求是巨大的

室内覆盖问题

简而言之，如果卫星通信取代了地面蜂窝基站通信，那么，室内信号被覆盖了怎么办地下室，隧道，怎么办万一天气不好，我该怎么办

结论

说了这么多，大家应该明白了卫星通信不能完全取代地面蜂窝通信系统如果有人告诉你通信卫星会取代基站，那不是蠢就是坏

作为一种特殊的通信技术，卫星通信的角色定位仍然是对地面蜂窝通信系统的补充。

卫星通信有三种应用领域:

2.海洋和天空场景，如帆船和民用飞机，对卫星通信有着强烈的需求尤其是民航，最近几年来商务人士等高价值人群对空中通信的需求非常大，此类应用发展迅速

3.紧急救援场景当地震，洪水等自然灾害发生，地面通信系统出现故障时，需要使用卫星进行应急通信

看待卫星通信，一定要理性客观其市场容量与蜂窝移动通信不在一个级别但是，它所面对的细分市场确实有很大的发展空间

最近几年来，3GPP的NTN，SaT5G和TC12都在研究空地一体化通信。

我觉得市场潜力是有的，只是没我想的那么大NTN尤其注重卫星通信与5G的融合，是卫星对5G的补充这不是从蜂窝通信开始另起炉灶大家应该有个基本的了解

除了技术瓶颈，卫星通信还涉及法律，环境，政治等一系列因素限于篇幅，我就不一一介绍了