手機為什麼不直接使用衛星信號,而是要使用大量的基站?

李旭東


即便不考慮成本因素,手機也不可能直接使用衛星信號,因為衛星通信的效率太低了。衛星通信只適合作為地面基站的輔助通信方式。



從能量和信息的效率講起

無線通信信號要想被接收到,需要有較高的信噪比(也就是信號能量與噪聲能量的比)。噪聲能量是恆定的,但是信號能量卻是和傳輸距離的平方成反比的。簡單來說,就是信號傳輸越遠,其強度就越弱。舉例來說,當你手機遠離家裡的WIFI路由器,手機上顯示的信號格數就降低,網速也會變慢,甚至會斷網。這就是因為距離遠了以後信號強度變弱,信噪比變低了。


衛星通信和地面基站通信最大的區別在哪裡呢?通信距離!根據4G基站的建設標準,基站與基站之間的距離一般是2-3公里。也就是說,手機與最近的基站的距離通常不會超過1.5公里。如果是在大城市,基站會更密集,從而手機與基站的距離會更短。但是,飛行在地球軌道上的衛星,通常距離地面的高度是在200公里以上,也就是說,大約是手機和地面基站距離的100倍。這麼遠的距離,即便不考慮雲層對信號的阻擋,從衛星發射到地面的信號,其強度也只有發射功率的萬分之一。這樣來看,衛星和手機之間的信號傳輸效率是很低的,從而限制了帶寬和速率。


而要想提高手機和衛星之間通信的傳輸率,就得增加發射功率,以保證信號在傳輸了200公里之後,信噪比還能足夠高。比如,如果要增加下載速度,就要增加衛星的發射功率,但是衛星的發射功率都是有限的。而如果要增加上傳速度,就要提高手機的發射功率。需要多大的手機發射功率呢?舉個例子,如今在演唱會場外的電視轉播車,巨大的車體內是裝有巨大的電視信號發射裝置的。而即便手機不需要上傳電視轉播的那種高清視頻,那估計也得是蹬個三輪車才夠你在抖音上發個小視頻的。



基站與基站之間還連有光纖

此外,在整個地面移動通信的過程中,手機與基站的通信只是其中一部分。還有基站與基站之間通過光纖建立的通信。因此,一個完整的遠距離地面通信的過程是手機到基站、基站到下個基站、再到下下個...、基站到手機。因為光纖的通信速度是極其快的,所以這中間的傳輸過程基本可以忽略。


而如果你把基站換成衛星,那就呵呵了。因為無論如何衛星與衛星或者衛星與地面基站的傳輸效率是無法與光纖比的,而且衛星的帶寬還非常昂貴。想想製造和發射一顆衛星得有多燒錢!


結語

所以你看到了,如果單純用衛星取代基站進行無線通信,是很不靠譜的。但是衛星通信也有它的優勢,就是在一些偏遠的或者無法建設基站的地區,如沙漠、海洋、山區等,衛星信號是可以覆蓋到的。因此,它可以作為基站通信的一種輔助方式使用。


其實,除了衛星通信,谷歌和臉書還曾今大開腦洞,試圖使用熱氣球和無人機在空中搭建起通信平臺,為偏遠地區提供通信網絡。但最終都因為成本和傳輸效率問題,不得不終止了各自的項目。下面兩張圖分別是谷歌的熱氣球項目和臉書的無人機項目。



前沿科技館


    衛星通信覆蓋範圍廣,幾十顆衛星就可以實現全球覆蓋,而實現全球4G信號覆蓋,用了600多萬座基站,仍然存在很多信號死角,比如一些偏遠山區、海上是沒有4G信號的。衛星信號為什麼沒有“淘汰”手機基站呢?下文具體說一說。

    成本劣勢

    衛星製造成本,還有衛星上天也需要成本,不是想上去就能上去的,發射一顆衛星怎麼都得幾百萬美元。根據航天科工四院的數據,旗下快舟1A火箭的每千克報價是2萬美元,一箇中低軌道的衛星,以200千克算,也得400萬美元了。

    衛星發射也不是100%的發射成功,據統計衛星發射衝功率為80%,衛星自身也是有壽命的,過了時間舊的報廢,還得重新發射衛星代替。

    性能劣勢

    衛星通信的傳輸性能遠遠不如基站,通常為500ms~800ms,而基站通信只有十幾毫秒,5G通信只有幾毫秒。此外,衛星通信系統之間由於覆蓋範圍廣,干擾也多,信道資源有限。


    通信終端

    目前,與衛星通信的衛星電話,我們不妨看一看終端的樣子,和我們使用的手機完全不一樣。衛星通信,不僅衛星傳送信號到手機,也需要手機發送信號到衛星。目前,手機不具備這樣的功能,如果要使用衛星通信,需要重新設計。


    Space X的“星鏈計劃”

    先說一下摩托羅拉的“銥星系統”,銥星系統從1990年開始構思,1998年開始實施,計劃用66顆衛星實現全球語音通話覆蓋,但是,銥星沒辦法與同時興起的低成本、高普及率的地面移動通信系統競爭。

    再說說Space X的“星鏈計劃”,首先向1150km的軌道高度發射1600顆衛星,然後再發射2825顆衛星安置在1110km、1130km、1275km、1325km這四個軌道,為全球個人用戶、商業用戶、機構用戶提供寬帶和通訊服務。不過,至今仍未得到實際的應用。


    總之,現階段衛星通信還不能代替基站,無論是成本上還是性能上,都無法代替傳統的基站。


Geek視界


有一種電話,叫做衛星電話,之前我們玩越野的都叫做他銥星電話,通訊費用非常高,如果要是上網的話,費用更高,現在衛星電話的運營者就是電信公司,這樣一描述,大傢伙應該都明白了,使用成本非常高,倘若侍用到民用上,再加上用的人多,信道一定會塞堵,慢的要死,那還有什麼意義?

現在使用衛星電話,都是一些戶外,或者是海事,航空,以及一些特殊的單位在使用,包括軍隊,等等,這樣的電話,保密性非常強,可以避免很多的洩密和監聽,但是唯一的缺點就是使用成本比較高,這就是為什麼我們用的手機,要在城市建立基站的重要原因,當然還有很多其他的原因,比如說衛星電話有遮擋物的時候,信號就會變差,我們用激戰可以把信號塔放在很多地方,包括居民樓和商業建築內,信號會變得很強。

而且基站使用的是地面,鋪的光纜,之後通過光纜進行傳輸,再通過光波的作用,傳遞給手機,而這些基站和手機,之間的聯通,使得手機的電量使用,也大大減少,而衛星電話對電量的要求,非常高,一般的衛星電話都是非常大的電池,才能去支撐,基於各種原因,民用手機,使用光闌搭建的信號站,應該是最穩定,而且能夠使用網絡。

當然,我們第一代使用的手機,應該也使用的是模擬手機,那個時候也是衛星電話,後來主變技術變革,才形成了以地面基站為準的民用手機,網絡,形成了現在的格局,不過我覺得,網絡還是蠻穩定,非常值得肯定,使用衛星網絡,還有一個非常重要的問題,為了達到覆蓋率,得往天上放多少顆衛星?



超級自駕遊


這個主要涉及成本問題,如果將所有手機都更換為衛星通訊,那麼手機的售價將是以萬為單位,並且通訊效果並不好。

比如下圖中的某品牌衛星電話售價在7000左右,接打電話的價格是10到20元每分鐘,只有基本的接打電話收發短信功能,並且收發短信還是通過郵箱中轉實現的。而信號呢,在信號最好的地方每五分鐘會掉線一兩分鐘,試問現在的智能手機用戶有誰可以接受呢。而如果要解決這個問題,要在太空中建設大量類似空間站一樣的通訊中心,然後每個通訊中心控制幾千上萬的衛星與地球上的手機進行連接,這個成本在現階段來說是遠高於建設基站的。

如果要把現在的手機加上衛星通訊功能,還要保持原有的功能不變。那麼像圖中的一個天線是必不可少的(其實圖中的天線是收起來的,手機內部還有差不多和手機登場的一部分)。而且為了維持手機預計萬公里外的衛星一直保持通訊,和正常玩手機一天的電量,我認為做出來的成品應該可以和老式大哥大的體積重量有一比。我覺的沒有人會接受在平時工作和上班中帶著那麼大一個手機。

所以說現在的衛星電話基本只應用在專業領域,或者對野外通訊有要求的少數人身上。在普通手機上利用衛星通訊在未來短時間內在技術和市場上都不具備合適的條件。


科級雞


你好!我是康哥!手機接收是可以使用衛星信號的。

衛星電話的優點是可以不限制地域使用,因此實際我國也已經開發了民用的衛星電話,只是沒有完全的投入民用,只用於特定人群!而在2016年之前只有美國才有衛星電話的技術,而且當時通話費用十分的貴!

1、實際上現在也有衛星電話!但是基於成本太高,所以沒有大面積的開展。美國實施的6G計劃,全面開展6G計劃,實際就是準備利用衛星來完成。

美國得“星鏈(Starlink)”計劃在2025年發射近12000顆衛星,直接繞過5G,升級6G計劃!但是這一計劃也只是在初步啟動當中,要發送那麼多顆衛星,造假和技術成本並不低,而且明顯會比在地面上設立基站的成本要更加的大。

2、手機的性能目前來說是否能滿足衛星接收信號?需要考慮電量、信號接收、輻射等多方面的問題。即使以後天空中有成千上萬的衛星是用來發送信號所使用,那麼現在的手機是有能夠滿足衛星接收的功能呢?目前來說肯定是不行的!

所以綜上,地面上畢竟是我們人類熟悉的環境,成本相對來說比在太空建設要低很多,而且難度也會相對來說低很多,因此才沒有大面積的考慮衛星電話,只是對於特定的行業或者特定的人群開展!

(以上圖片均來自網絡,如有侵權請及時聯繫我刪除,謝謝!)


康哥說新商業


很簡單的道理,全球的手機總量加起來怎麼也有所數十億,如果每一個手機都依靠衛星進行語音流量傳輸,那這衛星早就撐不住了

手機為什麼要用基站呢?這就得從手機的發展歷史講起了,現在我們用的手機都是4G了,很快5G網絡也要被廣泛使用。而不管是4G、5G還是以前用的3G和2G。我們都要通過基站來連接信號。

所謂基站就是指在移動通信系統中,將固定部分與無線部分連接起來,並通過空中無線傳輸與移動站連接的設備。通過基站傳輸最大的好處就是成本低、功率低,適合手機這種小巧的移動通信設備。當然了,它的缺點也很明顯,如果沒有信號基站的話,手機就會出現無信號的尷尬局面。

在特殊情況下,為了解決沒信號這個問題就可以使用衛星電話

所謂衛星電話,實際上這就是樓主所言用衛星傳遞信息的手機,由於衛星電話是基於衛星通信系統來傳輸信息的通話器,也就是衛星中繼通話器,它不會出現沒有信號的情況,只要你在地球上那麼通話就沒有問題。

是另一方面,由於衛星電話需要通過專用衛星傳遞信息,費用很高,而且衛星電話需要大功率的發射器才能保證信號,這就意味著衛星電話電池容量必須足夠,因此現在的衛星電話都很笨重,一般人也沒有必要使用它。

以上就是小編的回答,如有出入還請斧正


電視劇裡看歷史


感謝您的閱讀!

確實存在衛星電話,而且價格不菲。可是,為什麼不大面積普及衛星電話呢?確實令我們感覺到有些不解。

瞭解下美國星鏈計劃,是美國太空探索技術公司計劃在2019年至2024年間在太空搭建由約1.2萬顆衛星組成的“星鏈”網絡,而這種網絡中,他們將部署1584顆衛星,在地球上空550千米處的近地軌道,並從2020年開始工作。

確實,人類已經無法阻止馬斯克了,如果星鏈計劃實施,是不是會讓我們能夠不通過基站,直接進行電話連接呢?

實際上,看一份《衛星電視廣播地面接收設施管理規定》,這裡面說了什麼?比如第五條中說的內容——禁止個人攜帶、郵寄衛星地面接收設施入境。

可見,衛星所帶來的問題如下:

  • 投資比較大,甚至於這非民用工程,這不是一般企業可以負擔起的
  • 規定中不允許使用衛星電話,我們使用衛星電話會存在一定的安全隱患
  • 基站的優勢明顯,你可以看到基站本身的優勢更大一些,它能夠輻射到方方面面

自然,我們也知道衛星電話是有一定的作用性,比如它在如下場景中,林業巡檢,電力巡檢,戶外旅遊等等。


雖然說場景很多,可是我們在日常的使用中,我們還是以基站為主。


LeoGo科技


美國宇宙飛船飛的非常遙遠,跟地面站仍能通訊,這個技術,有幾個要點:

一、不是用無線電,否則,球面衰減到為0,無法接收;

二、用的是微波,一種不可見光。沒有遮擋,定向發射,衰減比無線電要小得多,再在地面用巨型拋物面會聚接收。

這才是真正答案。

手機不能用衛星微波,會遮擋無法通訊,更不可能你用個地面站。用無線電衰減太狠,需要複雜的放大器,雙方成本根本降不下來。衛星電話其實是有,費用太貴。


重慶葉宏


手機使用大量基站的主要原因是要解決通話量的問題。

如果手機都直接通過衛星進行通信的話,那麼在同一個頻段上同時會有千萬計的通話,現在還沒有能集中處理這麼大通信量的技術。 移動的基站主要就是為了解決併發通信量的問題。

以前手機也叫蜂窩電話,是說移動通信網絡就像蜂窩一樣一個挨著一個排列在一起,每個蜂窩的中心就是一個基站。最初一個蜂窩最多隻能讓16個人同時打電話。為了增大容量,在人口密集的地方隔幾百米就得建個基站。而在人口稀少的郊區,隔幾公里建一個基站就可以。3G之後,基站的容量增加了不少,但依舊是有限度的。5G為了保證帶寬,隔幾十米就得建個基站。它很像是用WIFI連成的一個無線網絡。


日衝信息 黃


不論採用那種通訊方式,都是採用無線電波通訊的不同應用方式,傳播速度都是一樣的,都是要損失一部分的功率。

而手機的電量不足以使用衛星通訊,很快手機就會沒電了,並且成本非常高。成本高售價就會更高,不足以產生好的商業利潤。這才是真正的原因。技術從來都不是商業活動的障礙。

您說的美國控制火星的探測器,還有和遙遠的旅行者號通訊都是要經過大功率發射器發射無線電波。而遠在太陽系邊緣的旅行者號電量更是有限,每一次傳回地球的信號都要消耗有限的電量。

就算馬斯克的星鏈計劃實現了,也需要手機有相應的模塊支持。不然也是白搭。

所以說手機不能用衛星通訊,可能在不久的將來就會實現。


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