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


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


    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


有一种电话,叫做卫星电话,之前我们玩越野的都叫做他铱星电话,通讯费用非常高,如果要是上网的话,费用更高,现在卫星电话的运营者就是电信公司,这样一描述,大家伙应该都明白了,使用成本非常高,倘若侍用到民用上,再加上用的人多,信道一定会塞堵,慢的要死,那还有什么意义?

现在使用卫星电话,都是一些户外,或者是海事,航空,以及一些特殊的单位在使用,包括军队,等等,这样的电话,保密性非常强,可以避免很多的泄密和监听,但是唯一的缺点就是使用成本比较高,这就是为什么我们用的手机,要在城市建立基站的重要原因,当然还有很多其他的原因,比如说卫星电话有遮挡物的时候,信号就会变差,我们用激战可以把信号塔放在很多地方,包括居民楼和商业建筑内,信号会变得很强。

而且基站使用的是地面,铺的光缆,之后通过光缆进行传输,再通过光波的作用,传递给手机,而这些基站和手机,之间的联通,使得手机的电量使用,也大大减少,而卫星电话对电量的要求,非常高,一般的卫星电话都是非常大的电池,才能去支撑,基于各种原因,民用手机,使用光阑搭建的信号站,应该是最稳定,而且能够使用网络。

当然,我们第一代使用的手机,应该也使用的是模拟手机,那个时候也是卫星电话,后来主变技术变革,才形成了以地面基站为准的民用手机,网络,形成了现在的格局,不过我觉得,网络还是蛮稳定,非常值得肯定,使用卫星网络,还有一个非常重要的问题,为了达到覆盖率,得往天上放多少颗卫星?



超级自驾游


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


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


很简单的道理,全球的手机总量加起来怎么也有所数十亿,如果每一个手机都依靠卫星进行语音流量传输,那这卫星早就撑不住了

手机为什么要用基站呢?这就得从手机的发展历史讲起了,现在我们用的手机都是4G了,很快5G网络也要被广泛使用。而不管是4G、5G还是以前用的3G和2G。我们都要通过基站来连接信号。

所谓基站就是指在移动通信系统中,将固定部分与无线部分连接起来,并通过空中无线传输与移动站连接的设备。通过基站传输最大的好处就是成本低、功率低,适合手机这种小巧的移动通信设备。当然了,它的缺点也很明显,如果没有信号基站的话,手机就会出现无信号的尴尬局面。

在特殊情况下,为了解决没信号这个问题就可以使用卫星电话

所谓卫星电话,实际上这就是楼主所言用卫星传递信息的手机,由于卫星电话是基于卫星通信系统来传输信息的通话器,也就是卫星中继通话器,它不会出现没有信号的情况,只要你在地球上那么通话就没有问题。

是另一方面,由于卫星电话需要通过专用卫星传递信息,费用很高,而且卫星电话需要大功率的发射器才能保证信号,这就意味着卫星电话电池容量必须足够,因此现在的卫星电话都很笨重,一般人也没有必要使用它。

以上就是小编的回答,如有出入还请斧正


电视剧里看历史


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


美国宇宙飞船飞的非常遥远,跟地面站仍能通讯,这个技术,有几个要点:

一、不是用无线电,否则,球面衰减到为0,无法接收;

二、用的是微波,一种不可见光。没有遮挡,定向发射,衰减比无线电要小得多,再在地面用巨型抛物面会聚接收。

这才是真正答案。

手机不能用卫星微波,会遮挡无法通讯,更不可能你用个地面站。用无线电衰减太狠,需要复杂的放大器,双方成本根本降不下来。卫星电话其实是有,费用太贵。


重庆叶宏


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


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。


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