深度|卫星通信何时飞入寻常百姓家?

2022年09月30日 23:09   21世纪经济报道 21财经APP   骆轶琪
管窥空天一体未来的发展一角。

21世纪经济报道记者骆轶琪 广州报道

高端手机终端中开始配置卫星通信技术,让人们距离未来空天一体的通信网络时期似乎更进了一步。

当然从实践角度,目前关于这项技术的落地仍面临一系列难题,核心就是成本。终端自身的相关模块成本,消费者使用过程中的成本等,都是不可忽略的方向。

而从更长远的通信发展趋势看,包括卫星通信在内的空天一体网络部署是必然趋势,无论是海外进展迅速的星链,还是国内此前成立的星网集团,都正走在践行这一构想的路途之上。

近日,银河航天星座通信系统架构师林广荣接受21世纪经济报道记者专访,分享了身处这一趋势下,卫星通信产业链公司的思考和准备。

卫星通信的难点

近日华为和苹果先后发布了具备卫星通信功能的手机,虽然能够实现的信息传输能力有一定限制、也有所差异,但也隐约把未来更泛在、融合的通信方式逐渐代入了人们生活。

在林广荣看来,未来手机直连卫星或许将与宽带卫星互联网、地面移动通信互为补充,成为一种普及性通信技术

目前来看,要实现这一能力的技术门槛并不低。林广荣向记者分析,要将卫星通信实现到手机终端中,首先要在保证一定通信速率的前提下,实现终端的小型化和轻量化

“手机的用户体验决定了用户对其接受程度,也就是销量。像铱星手机和海事电话,天线体积已经只有一根小棒大小了,但用户可能依然无法接受;智能手机还需要将大显示屏、高性能处理、高清相机等与卫星通信集成在一起,这就更困难了。假如需要将Ka/Ku等高频段高速卫星通信集成进手机,天线射频的尺寸、重量等目前都无法满足手机这么小的终端要求,这些都是非常严峻的挑战。”他进一步分析。

林广荣指出,其次,手机要发射信号到卫星,尤其是高频通信,信号会有较大衰减;在持续高速通信条件下,耗电很大,会导致手机很快就没电。“对手机这种手持应用场景来说,要求做到终端功耗较低来保证用户体验,也非常困难。”

此外,手机终端的标准化也非常重要,它决定了整个产业链是否能够统一标准,通过规模量产极大降低终端成本,让卫星手机走进千家万户。因此需要卫星业界与地面移动产业界通力合作,让卫星与地面通信尽可能融合和标准化。

“在供应链协同方面,建议更多地去开发一些应用市场,来扩大应用市场的规模。成本其实我认为是没有问题的,因为中国工业产业基础其实是很有优势,只要相对规模化起来,成本就会下降。”他进一步补充道。

倘若以目前唯二可以实现卫星通信功能的两款智能手机来说,会发现华为和苹果具备的通信能力有一定差异。这背后因二者连接的卫星类型不同。

华为与高轨的国产北斗卫星进行连接,苹果则连接着低轨卫星。林广荣告诉记者,二者主要差别是信号频点、带宽、要求的收发增益功率、信号怎么解调处理等。“频点、带宽和收发增益会决定终端上的天线长什么样,频点越低、带宽越小、增益越低越便宜。”

具体来说,他指出,北斗的通信速率较低,仅限于定位及少量字节的短信发送。所以北斗可以做到天线和功耗非常小,装在手机中没什么问题。

“但这些应用与Ka/Ku频段的宽带通信不是一个概念,高频段的低轨宽带通信卫星可以为用户提供宽带网络服务,比如现在银河航天已经发射的低轨宽带通信卫星,通过卫星终端连接手机等,可以让用户进行互联网访问、视频通话、下载电影等,所以两者是不同的场景,要求也不一样。”林广荣进一步指出。

加速落地的必要

从长远角度看,空天一体的信息传输能力将是大势所趋。在此背景下,对空中的卫星发射部署变得愈发迫切,因为这将关乎未来的通信覆盖程度。这也是我们国家此前成立星网集团的原因所在。

这背后与国际上的相关管理规则有关。林广荣告诉记者,卫星与地面之间的通信、测控、数传等都是通过无线电进行传输,无线电频率可以理解为无线电传输的通道资源,频率资源也有类似交通规则的“无线电规则”进行管理,使用频率之前需要先申请,以保障各卫星的使用频率不会相互干扰。

“对于低轨卫星来说,轨道可以理解为卫星的航线,不仅有交通规则管理,同时由于频率干扰情况与卫星运行位置强相关,因此,轨道资源也需遵循‘无线电规则’管理,需要与频率资源一起申请,来保障卫星的运行安全和卫星的用频安全。”他进一步指出,频率和轨道资源的管理者是联合国专门机构国际电信联盟(ITU),其分配总原则是“先申报先使用”——谁先申报,谁就有优先地位。也即地位落后的卫星必须避免对地位优先的卫星产生有害干扰。

此前银河航天也提出推进实现“覆盖全球的天地融合通信网络”愿景。林广荣向记者表示,因此公司将加速可堆叠平板卫星、星上灵活调配的多波束相控阵技术、柔性太阳翼、数字处理载荷等核心技术攻关,并加速构建卫星低成本批量化制造能力,一步一个脚印向高速泛在、天地一体、万物互联的6G时代迈进。

“主流观点认为,6G时代,通信会向天地一体化融合发展,这必然要求卫星具备更强的能力。不管是手机直连卫星,还是其它形态的卫星终端,都会对卫星的天线提出更高要求,需要更强的性能来支撑一系列星上能力,这也对卫星的能源提出更高要求。银河航天现在布局的卫星上重点技术,如星上处理、毫米波相控阵和大能源太阳翼等,都是重点投入的方向,也是要迈进到6G技术体系里一些必要的技术储备。”他补充道。

探路场景的应用

当然,在走向未来空天一体的融合互通网络路途中,对于商业航天公司来说,探索应用场景落地也是必不可少的发展路径。

林广荣告诉记者,目前银河航天针对的场景方向主要包括:一是对卫星通信存在刚需或难点的场景,如针对山区和高湿度环境下的测试;二是针对未来主流通信技术方向的开拓,如低轨与5G网络的融合通信;三是针对行业应用场景的开拓,如低轨如何应用于电力、矿山、施工建设、物流运输行业等。

“具体的落地进度和研发进展、相关支持政策等都有关系,今年我们成功研发了动中通天线和可搬移信关站,就将场景开拓到了动中通(指卫星终端可以在移动中进行通信)领域,而且可以在没有固定信关站的地区进行测试验证。目前我们的场景更多是偏技术和应用示范,相信随着相关政策的支持在行业范围进行驱动,将实现更大范围的落地。”他补充道。

智能驾驶的加速落地进程中,也少不了相关通信和定位能力的补充。

不过林广荣告诉21世纪经济报道记者,对乘用车尤其是其在城市中的智能驾驶,主要依托的是车车和车路协同通信,卫星互联网主要作为5G的一个补充和备份手段,部分支撑车路协同,在偏远地区地面移动通信覆盖较差或无覆盖时,低轨卫星通信可起到较为重要的作用。

“对卫星互联网而言,更重点的反而是非城市道路的商用或特种车辆的泛在通信,如物流冷链货车在偏远道路的全时通信保障,或偏远矿山和工地的工程车辆自动驾驶或者远程操控。”他进一步表示,银河航天已研制了车载相控阵动中通终端,并完成实际跑车试验,也与相关单位等达成了战略合作,正积极探索低轨通信在各垂直行业中的应用前景。

长远来说,随着通信技术的快速迭代和融合发展,业内普遍认为,未来空天一体的大网进行融合将是大势所趋,目前手机终端将这一通信能力代入人们生活只是冰山一角,更多应用探索已经在路上。

关注我们