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


應邀回答本行業問題。

覆蓋、容量、成本、終端等各個方面,都是手機無法普及化衛星通信的重要原因,也是為什麼在通信領域,衛星通信無法成為公眾移動通信網絡的勝利者的原因。

非通信業的人士不知道的是,其實基站的理論覆蓋範圍是100公里。

在3G/4G乃至5G的基站理論的覆蓋距離,都是100公里,這個距離要遠遠的大於現在我們實際上基站的覆蓋距離。

為什麼基站的理論覆蓋距離和實際的覆蓋距離差距這麼大?其實最重要的原因就是基站的覆蓋、容量、用戶需求的一種妥協的結果。

現在地球上大部分的基站還是建設在城市區域,不可避免的就是無線信號在傳播途徑上會受到阻擋,各種折射、反射、散射、繞射就讓基站的覆蓋變得小了很多。

順便說一下,現在電信的C網基站做的海域超遠覆蓋基站是可以覆蓋100公里的海域的,這也是為什麼現在很多漁民都使用電信的手機卡的原因。

另外,基站覆蓋的遠近,還要考慮覆蓋區域內用戶的多少,以及用戶的上下行的帶寬的需求,畢竟基站是一個共享型的寬帶,這裡也需要做出一定的妥協。

在各種模型的預估下,所以現在中國的城市區域才會建設這麼多的基站,密度甚至部分區域已經到了100米-200米就有一個基站的程度。

衛星通信無法作為基礎覆蓋,其實和基站為什麼建設的這麼密,是一樣的原因。

衛星通信不可避免的也要考慮到容量的問題,現在我們的全部的移動通信系統都無法離開無線頻譜。衛星通信無法作為基礎通信,最根本的一塊就是衛星覆蓋的範圍太大,容量無法滿足區域內全部用戶使用的需求。

可以說,現在地球上的科技,還解決不了這個問題。

另外,衛星的成本以及發射成本也比較高,再加上承載的用戶有限,導致了衛星通信的價格還是比較昂貴的。現在雖然也有衛星電話,但是使用的範圍也並不是很廣泛,大部分人其實根本就使用不起。

而且,衛星通信由於需要衛星和終端保持一種無阻擋的狀態,使得在城市區域,是內區域無法使用,而這些區域恰恰是人口和潛在用戶最多的區域。

不要說什麼GPS,GPS使用的是類似廣播的原理,不需要保持數據的雙向交互,和衛星通信其實並不是一回事兒。

終端也是制約衛星通信普及的一個原因。

在進入智能手機時代之中,手機這個產品其實已經不完全是一個通信產品了,承載了大量的其他功能。

而衛星通信的終端,由於終端發射信號需要被衛星接收,對於通信性能要求更高,而且終端更加耗電,這也阻擋了衛星電話的普及。

做為大部分用戶來說,其實也是很難接受這種電話的。

而做為一個產品,使用的用戶越多,銷售也就越多,成本也就越低,技術也越容易進步,這可以說是一個正循環,而缺少用戶基礎的衛星電話,發展的就要緩慢的多。

總而言之,衛星很難取代基站成為基礎移動通信網絡的中心,這個是由於技術特點決定的。運營商建設這麼多基站,其實也是因為基站是當前最合理的組網模式,資本也都是逐利的,不可能這種模式性價比特別低還得到全球的支持,這是不可能的。

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通信一小兵


    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


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


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


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


問題的思路是正確的,如果能用一顆衛星實現所有手機的通訊那是很好的,這樣那麼多的基站都可以省掉了。

為什麼不行,就是衛星信號強度做不到手機需要的強度!你可能看到高有人接收衛星電視,天線要用一個“大鍋蓋”,而且要對準一個方向,這樣才能收到衛星信號,而且還要特殊的放大設備,不可能讓手機加上這套設備吧,因為加上了就不是手機了。

如果要讓衛星提供和基站一樣的信號強度,就要衛星加大發送功率,這個功率就太大了,因為產生同樣的信號強度(專業名詞是場強),產生同樣的場強與發送的距離的平方成反比,以衛星高度為100公里算,衛星的發送功率至少要比基站大10000倍以上,這樣大的功率恐怕沒有衛星能做到。

所以,採用分佈式基站是唯一可行的實現方式。


上善若水3991798753


  • 大家好,我是融百川強子,很高興來回答你的問題,喜歡可以關注我,謝謝大家!

  • 我們先來對比一下兩者技術的區別:

  • 1、定位方式不同

    基站定位是根據看到的通信鐵塔為基準進行的定位。任何一部手機,只要在信號覆蓋的地方,隨時隨地都會接收到幾個信號塔的信號,根據信號方向、強弱、信號傳遞時間等要素,可以交會得出手機的概略位置。

    GPS定位是手機接收衛星信號通過交付計算進行的定位。美國人發射了24顆衛星,保證在全球任何地方,都可以同時接收到不少於4顆星的信號。手機GPS接收器根據4顆衛星信號的不同方向、信號到達時間,交會計算出自己當前位置的經緯度和海拔高度。

    2、精度不同

    基站定位的方法,在沒有基站的位置上,誤差範圍會比較大,並且有些地方沒有基站是不能實現定位功能的。GPS衛星定位準確、穩定,具有受環境影響小、定位迅速等優勢,只要能接收到四顆衛星的信號,就可以進行誤差在5米以內的定位,而在中國,一般都可以接收到6-10顆衛星。

    3、成本和受影響程度上。

    LBS定位的優勢是方便、成本低,因為它是通過現有的基站進行定位的。理論上說,只要計算三個基站的信號差異,就可以判斷出該設備所在的位置,而不受天氣、高樓、位置等影響。GPS設備成本高、GPS受天氣和位置的影響較大。


  • 根據上述的對比,我們得出以下結論:
    一、衛星電話製造成本太高,是手機的2-3倍以上!
    二、衛星電話的技術難度遠高於基站信號傳送距離!
    三、使用衛星電話,由於用戶量非常大,需發射非常多衛星,外太空的空間是個難題!
  • 希望我的回答能讓你滿意,謝謝大家!


通訊在線


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。


奇文影視


美國的銥星系統倒閉了 這個東西不錯 可以在地球任何地方能通訊 。但是 得在室外。房間裡沒法打電話。 這種系統好是好 就是太貴 於是倒閉了。

還有海事衛星。

中國北斗有短信功能。

而通過衛星傳輸數據的,連接互聯網的也有 還是太貴。


jinesc


無線通信屬於雙向通信,衛星本身的發射接收功率可以很大,但普通的手機受限於體積電池耗電等因素,發射和接收功率都很小,衛星的信號手機可以收到,但手機的信號卻很難讓衛星收到,這也是為什麼衛星通信大多要設置大功率有定向天線的地面衛星接收站的原因,如果是滿足於低速率較高延時的語音通信衛星通信用專門的衛星電話還可以,但是要實現比較低時延和較高速率的網絡數據通信普通手機就極其困難了。當然,衛星本身的通信容量也相對有限,難以滿足大規模數量的併發使用需求


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