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


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。

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通信一小兵


    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


即便不考虑成本因素,手机也不可能直接使用卫星信号,因为卫星通信的效率太低了。卫星通信只适合作为地面基站的辅助通信方式。



从能量和信息的效率讲起

无线通信信号要想被接收到,需要有较高的信噪比(也就是信号能量与噪声能量的比)。噪声能量是恒定的,但是信号能量却是和传输距离的平方成反比的。简单来说,就是信号传输越远,其强度就越弱。举例来说,当你手机远离家里的WIFI路由器,手机上显示的信号格数就降低,网速也会变慢,甚至会断网。这就是因为距离远了以后信号强度变弱,信噪比变低了。


卫星通信和地面基站通信最大的区别在哪里呢?通信距离!根据4G基站的建设标准,基站与基站之间的距离一般是2-3公里。也就是说,手机与最近的基站的距离通常不会超过1.5公里。如果是在大城市,基站会更密集,从而手机与基站的距离会更短。但是,飞行在地球轨道上的卫星,通常距离地面的高度是在200公里以上,也就是说,大约是手机和地面基站距离的100倍。这么远的距离,即便不考虑云层对信号的阻挡,从卫星发射到地面的信号,其强度也只有发射功率的万分之一。这样来看,卫星和手机之间的信号传输效率是很低的,从而限制了带宽和速率。


而要想提高手机和卫星之间通信的传输率,就得增加发射功率,以保证信号在传输了200公里之后,信噪比还能足够高。比如,如果要增加下载速度,就要增加卫星的发射功率,但是卫星的发射功率都是有限的。而如果要增加上传速度,就要提高手机的发射功率。需要多大的手机发射功率呢?举个例子,如今在演唱会场外的电视转播车,巨大的车体内是装有巨大的电视信号发射装置的。而即便手机不需要上传电视转播的那种高清视频,那估计也得是蹬个三轮车才够你在抖音上发个小视频的。



基站与基站之间还连有光纤

此外,在整个地面移动通信的过程中,手机与基站的通信只是其中一部分。还有基站与基站之间通过光纤建立的通信。因此,一个完整的远距离地面通信的过程是手机到基站、基站到下个基站、再到下下个...、基站到手机。因为光纤的通信速度是极其快的,所以这中间的传输过程基本可以忽略。


而如果你把基站换成卫星,那就呵呵了。因为无论如何卫星与卫星或者卫星与地面基站的传输效率是无法与光纤比的,而且卫星的带宽还非常昂贵。想想制造和发射一颗卫星得有多烧钱!


结语

所以你看到了,如果单纯用卫星取代基站进行无线通信,是很不靠谱的。但是卫星通信也有它的优势,就是在一些偏远的或者无法建设基站的地区,如沙漠、海洋、山区等,卫星信号是可以覆盖到的。因此,它可以作为基站通信的一种辅助方式使用。


其实,除了卫星通信,谷歌和脸书还曾今大开脑洞,试图使用热气球和无人机在空中搭建起通信平台,为偏远地区提供通信网络。但最终都因为成本和传输效率问题,不得不终止了各自的项目。下面两张图分别是谷歌的热气球项目和脸书的无人机项目。



前沿科技馆


手机使用大量基站的主要原因是要解决通话量的问题。

如果手机都直接通过卫星进行通信的话,那么在同一个频段上同时会有千万计的通话,现在还没有能集中处理这么大通信量的技术。 移动的基站主要就是为了解决并发通信量的问题。

以前手机也叫蜂窝电话,是说移动通信网络就像蜂窝一样一个挨着一个排列在一起,每个蜂窝的中心就是一个基站。最初一个蜂窝最多只能让16个人同时打电话。为了增大容量,在人口密集的地方隔几百米就得建个基站。而在人口稀少的郊区,隔几公里建一个基站就可以。3G之后,基站的容量增加了不少,但依旧是有限度的。5G为了保证带宽,隔几十米就得建个基站。它很像是用WIFI连成的一个无线网络。


日冲信息 黄


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!


通讯在线


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


美国的铱星系统倒闭了 这个东西不错 可以在地球任何地方能通讯 。但是 得在室外。房间里没法打电话。 这种系统好是好 就是太贵 于是倒闭了。

还有海事卫星。

中国北斗有短信功能。

而通过卫星传输数据的,连接互联网的也有 还是太贵。


jinesc


无线通信属于双向通信,卫星本身的发射接收功率可以很大,但普通的手机受限于体积电池耗电等因素,发射和接收功率都很小,卫星的信号手机可以收到,但手机的信号却很难让卫星收到,这也是为什么卫星通信大多要设置大功率有定向天线的地面卫星接收站的原因,如果是满足于低速率较高延时的语音通信卫星通信用专门的卫星电话还可以,但是要实现比较低时延和较高速率的网络数据通信普通手机就极其困难了。当然,卫星本身的通信容量也相对有限,难以满足大规模数量的并发使用需求


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