手机为什么不直接使用卫星信号,而是要使用大量的基站?

李旭东


理想很美好,现实很骨感。我觉得这个想法很好,但是目前的卫星技术有很大局限性,首先发射人造卫星的费用不便宜,还不能保证100%成功率。另外人造卫星的寿命从几年到10年不等,成本太高。第三天空不是随便可以常去的地方,通讯卫星稍微有点毛病,并不能像在地面基站一样随时可以可检修。基于这些因素,目前除了卫星电话,大部分手机不会直接使用卫星信号,而是使用更方面便宜的地面基站。

事实上,基于这个想法的人大有人在,从80年代摩托罗拉的铱星计划到2018年美国太空探索技术公司Starlink星链,前赴后继,一直都有人在不断实践。所以想要说清楚这个问题,我们就要了解基站建设和通讯卫星的优缺点。

通讯卫星(communications satellite):用作无线电通信中继站的人造地球卫星。卫星通信系统的空间部分。通讯卫星转发无线电信号,实现卫星通信地球站(含手机终端)之间或地球站与航天器之间的通信。
传输原理:当卫星接收到从一个地面站发来的微弱无线电信号后,会自动把它变成大功率信号,然后发到另一个地面站,或传送到另一颗通讯卫星上后,再发到地球另一侧的地面站上,这样,我们就收到了从很远的地方发出的信号。
通讯卫星一般采用地球静止轨道,这条轨道位于地球赤道上空35786公里处。卫星在这条轨道上以每秒3075米的速度自西向东绕地球旋转,绕地球一周的时间为 23小时56分4秒,恰与地球自转一周的时间相等。因此从地面上看,卫星像挂在天上不动,这就使地面接收站的工作方便多了。接收站的天线可以固定对准卫星,昼夜不间断地进行通讯,不必像跟踪那些移动不定的卫星一样而四处“晃动”,使通讯时间时断时续。

人造卫星的现状

我查了相关资料,从57年前苏联发射第一颗人造卫星至今,各个国家总共向太空发射了4000多个人造卫星。由于太空并不象我们看到的那样,相对来说更复杂,环境更不好。所以一般人造卫星的在太空的寿命只有1到2年,最长的也不超过10年。所以整个太空,尽管这些年发射了几千颗卫星,但目前服役的只有1400多颗。

人造通讯卫星优点和缺点

人造通讯卫星相对于在地面建设基站的普通手机,来说,优点和缺点十分明显:

优点:

1,俗话说,站得高,望得远。在太空的一颗通讯卫星,理论上可以覆盖的距离是孙悟空一个筋斗的五分之一,也就是一万八千公里。地面基站通讯距离正常情况下是50公里一个中继站,所以一颗卫星覆盖距离相当于360个中继站的距离。

2.容量大。一个通讯卫星,可以搭载的转发器从几个到几十个不等,可以同时提供十几万路通话器。而一个中继站可同时容纳用户从1000到10000之间。

3,卫星传输信号中间环节少,通话质量好。地面基站传输却受到环境、气象、地理条件等诸多限制。

缺点:

1. 费用高,相对于我们一般手机用户,卫星通话费用要高上10倍或几十倍。

2. 传输延时性大,一般都在500到800毫秒之间。

3. 卫星发射成功高,有数据显示,发射100颗卫星,成功率在百分之八十左右。

4. 受空间限制,不是想在这个轨道放多少卫星就可以随意放置。

5、卫星使用寿命短,一颗人造通讯卫星的寿命从2年到5年不等,最长的不超过10年。费用相对来说比较高。

为什么不能使用更多的通讯卫星替代现在的地面基站?

基于人造通讯卫星的优点和缺点,所以,想要用卫星替代地面基站的想法很好,但是目前实现起来却很难。

首先如果去实施这个想法,必然需要发射大量的通讯卫星,可能是几千颗甚至是上万颗,这样才能保证全球更多的用户使用。

通讯卫星一般都在地球静止轨道,这条轨道处在地球赤道上空35786公里处。这条轨道已经运行的各国通讯卫星都已经很多,想要在这个轨道在布置大量的人造卫星,基本没有那么多空间地方。

退一步说,就算发射大量通讯卫星上去,技术上久很难做到这些卫星不会相互干扰。

另一方面,发射通讯卫星的成功率只有百分之八十,那么对于那些失败的百分之二十甚至等多,只能自己承担,无形之中增加了成本。

第三,因为太空环境不太好,可以说相当恶略,有着大量的太空垃圾,通讯卫星的使用受用太短,2-5年,就算按最长的10年算,之后呢,成千上万的太空垃圾,是很难收回的。

第四,太多的通讯卫星,无法保证相互之间的频率不受干扰。稍微有点故障,不能像地面基站一样,维修起来很方便。

所以,受太空轨道空间、发射成本、使用寿命和频段、频率限制,目前的技术条件下,大面积的使用通讯卫星替代地面基站,做为日常使用。


神之助


    卫星通信覆盖范围广,几十颗卫星就可以实现全球覆盖,而实现全球4G信号覆盖,用了600多万座基站,仍然存在很多信号死角,比如一些偏远山区、海上是没有4G信号的。卫星信号为什么没有“淘汰”手机基站呢?下文具体说一说。

    成本劣势

    卫星制造成本,还有卫星上天也需要成本,不是想上去就能上去的,发射一颗卫星怎么都得几百万美元。根据航天科工四院的数据,旗下快舟1A火箭的每千克报价是2万美元,一个中低轨道的卫星,以200千克算,也得400万美元了。

    卫星发射也不是100%的发射成功,据统计卫星发射冲功率为80%,卫星自身也是有寿命的,过了时间旧的报废,还得重新发射卫星代替。

    性能劣势

    卫星通信的传输性能远远不如基站,通常为500ms~800ms,而基站通信只有十几毫秒,5G通信只有几毫秒。此外,卫星通信系统之间由于覆盖范围广,干扰也多,信道资源有限。


    通信终端

    目前,与卫星通信的卫星电话,我们不妨看一看终端的样子,和我们使用的手机完全不一样。卫星通信,不仅卫星传送信号到手机,也需要手机发送信号到卫星。目前,手机不具备这样的功能,如果要使用卫星通信,需要重新设计。


    Space X的“星链计划”

    先说一下摩托罗拉的“铱星系统”,铱星系统从1990年开始构思,1998年开始实施,计划用66颗卫星实现全球语音通话覆盖,但是,铱星没办法与同时兴起的低成本、高普及率的地面移动通信系统竞争。

    再说说Space X的“星链计划”,首先向1150km的轨道高度发射1600颗卫星,然后再发射2825颗卫星安置在1110km、1130km、1275km、1325km这四个轨道,为全球个人用户、商业用户、机构用户提供宽带和通讯服务。不过,至今仍未得到实际的应用。


    总之,现阶段卫星通信还不能代替基站,无论是成本上还是性能上,都无法代替传统的基站。


Geek视界


你好!我是康哥!手机接收是可以使用卫星信号的。

卫星电话的优点是可以不限制地域使用,因此实际我国也已经开发了民用的卫星电话,只是没有完全的投入民用,只用于特定人群!而在2016年之前只有美国才有卫星电话的技术,而且当时通话费用十分的贵!

1、实际上现在也有卫星电话!但是基于成本太高,所以没有大面积的开展。美国实施的6G计划,全面开展6G计划,实际就是准备利用卫星来完成。

美国得“星链(Starlink)”计划在2025年发射近12000颗卫星,直接绕过5G,升级6G计划!但是这一计划也只是在初步启动当中,要发送那么多颗卫星,造假和技术成本并不低,而且明显会比在地面上设立基站的成本要更加的大。

2、手机的性能目前来说是否能满足卫星接收信号?需要考虑电量、信号接收、辐射等多方面的问题。即使以后天空中有成千上万的卫星是用来发送信号所使用,那么现在的手机是有能够满足卫星接收的功能呢?目前来说肯定是不行的!

所以综上,地面上毕竟是我们人类熟悉的环境,成本相对来说比在太空建设要低很多,而且难度也会相对来说低很多,因此才没有大面积的考虑卫星电话,只是对于特定的行业或者特定的人群开展!

(以上图片均来自网络,如有侵权请及时联系我删除,谢谢!)


康哥说新商业


手机为何不直接的使用卫星信号,而且采用大量的基站信号作为一个连接的载体,其实对于卫星信号的通话设备也是存在的,而且在安全性方面要比基站通信更加的高,但是对用户来说使用卫星电话的成本太高,并不是划算。

我们可以先来分析一下,为何用户不使用卫星电话的几方面原因、

其一:用户使用卫星电话的成本过于高,已经超出普通用户使用的成本了,这是最为重要的一个原因所在了,大家可以想象一下,本来在经济紧张的情况下,还依旧使用这么昂贵的卫星手机,比然会大大的提升用户的使用成本。

其二:对于运营商和手机厂商来说,都是希望能够给用户提升更加简单和成熟的通信技术的,但是卫星手机的技术难度要远远的高于基于基站信号的手机,所以这在技术方面的话,还是基站信号的手机更加方便使用一些,而且运营商给用户推广的技术难度更小一些。

其三:对于卫星电话来说,最为重要的就是太空中的卫星,而这个其实也是需要各种空间的,比如说在地球表面的众多的卫星如果太多的话,那么难免会造成空间不够使用的问题。

以上的几方面原因是基于用户的运营方面,用户难以使用卫星手机的重要原因,其实除过这些原因之外,还有很多的原因是基于手机方面的。

我们选择所使用的手机其实都是比较低频率的,这个低频率是完全能够满足基站的频段信号输出的,但是如果说使用卫星通信的话,那么难免会有频段都很难接收的一种情况的发生,所以这个综合考虑的话,卫星电话其实真的不适合用户使用。

再来和大家说一说卫星方面的一些原因,我们目前所拥有的卫星都是属于双向的通信卫星的,就是能够来回通信的一种比较使用普遍的卫星,但是这个卫星其本身就是具有很大的发射和接收的信号所在的。

所以就拿我们现在使用的普通手机来说,也根本无法承受住这来回通信卫星的消耗,对于用户的电量也是有这很大的影响的。


其实在上个世纪的时候,就已经有开发过一些卫星通信的设备,但是依旧是由于基于用户和运营商之间的一些因素导致,无法正常规模化的使用,不过我们选择的基站手机信号也是完全能够满意用户的使用需求的。那么大家还有什么不同的看法,可以在下方留言,咱们一起探讨!


帆辰科技


这个主要涉及成本问题,如果将所有手机都更换为卫星通讯,那么手机的售价将是以万为单位,并且通讯效果并不好。

比如下图中的某品牌卫星电话售价在7000左右,接打电话的价格是10到20元每分钟,只有基本的接打电话收发短信功能,并且收发短信还是通过邮箱中转实现的。而信号呢,在信号最好的地方每五分钟会掉线一两分钟,试问现在的智能手机用户有谁可以接受呢。而如果要解决这个问题,要在太空中建设大量类似空间站一样的通讯中心,然后每个通讯中心控制几千上万的卫星与地球上的手机进行连接,这个成本在现阶段来说是远高于建设基站的。

如果要把现在的手机加上卫星通讯功能,还要保持原有的功能不变。那么像图中的一个天线是必不可少的(其实图中的天线是收起来的,手机内部还有差不多和手机登场的一部分)。而且为了维持手机预计万公里外的卫星一直保持通讯,和正常玩手机一天的电量,我认为做出来的成品应该可以和老式大哥大的体积重量有一比。我觉的没有人会接受在平时工作和上班中带着那么大一个手机。

所以说现在的卫星电话基本只应用在专业领域,或者对野外通讯有要求的少数人身上。在普通手机上利用卫星通讯在未来短时间内在技术和市场上都不具备合适的条件。


科级鸡


应邀回答本行业问题。

覆盖、容量、成本、终端等各个方面,都是手机无法普及化卫星通信的重要原因,也是为什么在通信领域,卫星通信无法成为公众移动通信网络的胜利者的原因。

非通信业的人士不知道的是,其实基站的理论覆盖范围是100公里。

在3G/4G乃至5G的基站理论的覆盖距离,都是100公里,这个距离要远远的大于现在我们实际上基站的覆盖距离。

为什么基站的理论覆盖距离和实际的覆盖距离差距这么大?其实最重要的原因就是基站的覆盖、容量、用户需求的一种妥协的结果。

现在地球上大部分的基站还是建设在城市区域,不可避免的就是无线信号在传播途径上会受到阻挡,各种折射、反射、散射、绕射就让基站的覆盖变得小了很多。

顺便说一下,现在电信的C网基站做的海域超远覆盖基站是可以覆盖100公里的海域的,这也是为什么现在很多渔民都使用电信的手机卡的原因。

另外,基站覆盖的远近,还要考虑覆盖区域内用户的多少,以及用户的上下行的带宽的需求,毕竟基站是一个共享型的宽带,这里也需要做出一定的妥协。

在各种模型的预估下,所以现在中国的城市区域才会建设这么多的基站,密度甚至部分区域已经到了100米-200米就有一个基站的程度。

卫星通信无法作为基础覆盖,其实和基站为什么建设的这么密,是一样的原因。

卫星通信不可避免的也要考虑到容量的问题,现在我们的全部的移动通信系统都无法离开无线频谱。卫星通信无法作为基础通信,最根本的一块就是卫星覆盖的范围太大,容量无法满足区域内全部用户使用的需求。

可以说,现在地球上的科技,还解决不了这个问题。

另外,卫星的成本以及发射成本也比较高,再加上承载的用户有限,导致了卫星通信的价格还是比较昂贵的。现在虽然也有卫星电话,但是使用的范围也并不是很广泛,大部分人其实根本就使用不起。

而且,卫星通信由于需要卫星和终端保持一种无阻挡的状态,使得在城市区域,是内区域无法使用,而这些区域恰恰是人口和潜在用户最多的区域。

不要说什么GPS,GPS使用的是类似广播的原理,不需要保持数据的双向交互,和卫星通信其实并不是一回事儿。

终端也是制约卫星通信普及的一个原因。

在进入智能手机时代之中,手机这个产品其实已经不完全是一个通信产品了,承载了大量的其他功能。

而卫星通信的终端,由于终端发射信号需要被卫星接收,对于通信性能要求更高,而且终端更加耗电,这也阻挡了卫星电话的普及。

做为大部分用户来说,其实也是很难接受这种电话的。

而做为一个产品,使用的用户越多,销售也就越多,成本也就越低,技术也越容易进步,这可以说是一个正循环,而缺少用户基础的卫星电话,发展的就要缓慢的多。

总而言之,卫星很难取代基站成为基础移动通信网络的中心,这个是由于技术特点决定的。运营商建设这么多基站,其实也是因为基站是当前最合理的组网模式,资本也都是逐利的,不可能这种模式性价比特别低还得到全球的支持,这是不可能的。

以上个人浅见,欢迎批评指正。喜欢的可以关注我,谢谢!

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通信一小兵


不论采用那种通讯方式,都是采用无线电波通讯的不同应用方式,传播速度都是一样的,都是要损失一部分的功率。

而手机的电量不足以使用卫星通讯,很快手机就会没电了,并且成本非常高。成本高售价就会更高,不足以产生好的商业利润。这才是真正的原因。技术从来都不是商业活动的障碍。

您说的美国控制火星的探测器,还有和遥远的旅行者号通讯都是要经过大功率发射器发射无线电波。而远在太阳系边缘的旅行者号电量更是有限,每一次传回地球的信号都要消耗有限的电量。

就算马斯克的星链计划实现了,也需要手机有相应的模块支持。不然也是白搭。

所以说手机不能用卫星通讯,可能在不久的将来就会实现。


奇文影视


感谢您的阅读!

确实存在卫星电话,而且价格不菲。可是,为什么不大面积普及卫星电话呢?确实令我们感觉到有些不解。

了解下美国星链计划,是美国太空探索技术公司计划在2019年至2024年间在太空搭建由约1.2万颗卫星组成的“星链”网络,而这种网络中,他们将部署1584颗卫星,在地球上空550千米处的近地轨道,并从2020年开始工作。

确实,人类已经无法阻止马斯克了,如果星链计划实施,是不是会让我们能够不通过基站,直接进行电话连接呢?

实际上,看一份《卫星电视广播地面接收设施管理规定》,这里面说了什么?比如第五条中说的内容——禁止个人携带、邮寄卫星地面接收设施入境。

可见,卫星所带来的问题如下:

  • 投资比较大,甚至于这非民用工程,这不是一般企业可以负担起的
  • 规定中不允许使用卫星电话,我们使用卫星电话会存在一定的安全隐患
  • 基站的优势明显,你可以看到基站本身的优势更大一些,它能够辐射到方方面面

自然,我们也知道卫星电话是有一定的作用性,比如它在如下场景中,林业巡检,电力巡检,户外旅游等等。

虽然说场景很多,可是我们在日常的使用中,我们还是以基站为主。


LeoGo科技


问题的思路是正确的,如果能用一颗卫星实现所有手机的通讯那是很好的,这样那么多的基站都可以省掉了。

为什么不行,就是卫星信号强度做不到手机需要的强度!你可能看到高有人接收卫星电视,天线要用一个“大锅盖”,而且要对准一个方向,这样才能收到卫星信号,而且还要特殊的放大设备,不可能让手机加上这套设备吧,因为加上了就不是手机了。

如果要让卫星提供和基站一样的信号强度,就要卫星加大发送功率,这个功率就太大了,因为产生同样的信号强度(专业名词是场强),产生同样的场强与发送的距离的平方成反比,以卫星高度为100公里算,卫星的发送功率至少要比基站大10000倍以上,这样大的功率恐怕没有卫星能做到。

所以,采用分布式基站是唯一可行的实现方式。


上善若水3991798753


  • 大家好,我是融百川强子,很高兴来回答你的问题,喜欢可以关注我,谢谢大家!

  • 我们先来对比一下两者技术的区别:

  • 1、定位方式不同

    基站定位是根据看到的通信铁塔为基准进行的定位。任何一部手机,只要在信号覆盖的地方,随时随地都会接收到几个信号塔的信号,根据信号方向、强弱、信号传递时间等要素,可以交会得出手机的概略位置。

    GPS定位是手机接收卫星信号通过交付计算进行的定位。美国人发射了24颗卫星,保证在全球任何地方,都可以同时接收到不少于4颗星的信号。手机GPS接收器根据4颗卫星信号的不同方向、信号到达时间,交会计算出自己当前位置的经纬度和海拔高度。

    2、精度不同

    基站定位的方法,在没有基站的位置上,误差范围会比较大,并且有些地方没有基站是不能实现定位功能的。GPS卫星定位准确、稳定,具有受环境影响小、定位迅速等优势,只要能接收到四颗卫星的信号,就可以进行误差在5米以内的定位,而在中国,一般都可以接收到6-10颗卫星。

    3、成本和受影响程度上。

    LBS定位的优势是方便、成本低,因为它是通过现有的基站进行定位的。理论上说,只要计算三个基站的信号差异,就可以判断出该设备所在的位置,而不受天气、高楼、位置等影响。GPS设备成本高、GPS受天气和位置的影响较大。


  • 根据上述的对比,我们得出以下结论:
    一、卫星电话制造成本太高,是手机的2-3倍以上!
    二、卫星电话的技术难度远高于基站信号传送距离!
    三、使用卫星电话,由于用户量非常大,需发射非常多卫星,外太空的空间是个难题!
  • 希望我的回答能让你满意,谢谢大家!


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