《電子技術(shù)應(yīng)用》
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衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng):在雪山、森林、沙漠中“沖浪”

2017-09-04

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  在上個月舉行的珠海航展上,中國航天科技集團公司發(fā)布的2020 年建成“鴻雁星座”的計劃格外引人注目,該星座旨在為用戶提供全球?qū)崟r數(shù)據(jù)通信和綜合信息服務(wù),做到“溝通萬物,永不失聯(lián)”。在地球的另一端,12 月8 日,美國空軍最新一顆全球?qū)拵ㄐ?a class="innerlink" href="http://ihrv.cn/tags/衛(wèi)星" title="衛(wèi)星" target="_blank">衛(wèi)星WGS-8 發(fā)射成功,帶寬比之前的WGS 衛(wèi)星增加了45%。此外,韓國、日本等國家也紛紛有計劃發(fā)展自己的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。那么,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)到底有何魔力吸引各國紛紛為其砸錢?它又會給我們的生活帶來哪些便利?

  衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的前世今生

  說起衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng),就不得不說銥星系統(tǒng),可以說早在20多年前開展的銥星移動通信系統(tǒng)項目拉開了個人衛(wèi)星通信的新時代。

  銥星系統(tǒng)是美國摩托羅拉公司設(shè)計的一種全球衛(wèi)星移動通信系統(tǒng),該系統(tǒng)由66顆環(huán)繞地球的低軌衛(wèi)星網(wǎng)組成,通過無縫隙的全球覆蓋,為用戶提供隨時隨地、及時溝通的便捷通信服務(wù)。銥星系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋全球(包括南北兩極),是迄今全球覆蓋最廣的衛(wèi)星通信系統(tǒng),也是人類歷史上第一個真正意義上的全球衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。

  與靜止軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)相比,銥星具有兩方面的優(yōu)勢:一是軌道低、傳輸速度快、信息損耗小、通信質(zhì)量大大提高;二是不需要專門的地面接收站,每部衛(wèi)星移動手持電話都可以與衛(wèi)星連接,這就使地球上人跡罕至的不毛之地、通信落后的邊遠地區(qū)以及自然災(zāi)害現(xiàn)場的通信變得暢通無阻。

  從科技方面而言,銥星計劃的確是一個美麗故事的開始,但由于沉重的債務(wù)負擔,銥星公司于2000年3月宣布破產(chǎn),銥星計劃也因此“胎死腹中”。不過,追逐美好是人之本性,2001年,銥星項目在接受新注資后又開始“起死回生”。

  與手機通信有什么不同

  為什么衛(wèi)星移動通信能在全球?qū)崿F(xiàn)任何人在任何地點、任何時間與任何人采取任何方式進行通信,而手機通信卻做不到呢?這要從通信的原理說起……

  當我們在利用手機進行通話時,手機會把信號傳送到基站,基站再把信號通過衛(wèi)星或者基站之間的傳輸傳送到通話另一方所在的基站,最后再傳送到對方的手機。所以,所有的手機通信都離不開基站,那基站又是何方神圣呢?

  基站其實就是一個固定的手機信號中轉(zhuǎn)站,因為手機的功率比較小,所以手機的信號不可能強到直接與通話對方連接,這就需要一個功率強大的中轉(zhuǎn)站,這個中轉(zhuǎn)站就是基站。所以在需要手機通信的地方,我們首先要部署基站,但是在海上、偏僻的林區(qū)和山區(qū)等地方,沒有基站信號覆蓋,所以手機就不能通信了。

  衛(wèi)星通信的原理則完全不同。衛(wèi)星通信是用戶直接把信號發(fā)給衛(wèi)星,只要在衛(wèi)星的信號覆蓋范圍內(nèi),用戶就能通信。由于衛(wèi)星軌道高,所以只需要有限的衛(wèi)星就能實現(xiàn)全球的信號覆蓋了,這樣一來,實現(xiàn)全球通信當然也是“易如反掌”的事情了。

  以銥星通信為例,當?shù)孛嫔系挠脩羰褂眯l(wèi)星手機打電話時,該區(qū)域上空的衛(wèi)星會先確認使用者的賬號和位置,然后再自動選擇最便宜,同時也是最近的路徑傳送電話信號。如果用戶是在一個人煙稀少的地區(qū),電話將直接由衛(wèi)星層層傳輸至目的地,而如果是在一個地面移動電話系統(tǒng)的鄰近區(qū)域,則控制系統(tǒng)會使用地面移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)來傳送電話信號。

  蓬勃發(fā)展的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)

  目前,國外很多公司都提出了各自的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃,比如美國的O3b、OneWeb、Google、SpaceX等公司。

  以O(shè)3b公司為例,目前,O3b公司已擁有12顆在中地球軌道(距離地球約8000 公里)運行的衛(wèi)星,在衛(wèi)星覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何人都可以以光纖的速度接入互聯(lián)網(wǎng)。因此,O3b 公司已然成為太平洋地區(qū)最大的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商。

  2012 年,O3b 公司的創(chuàng)始人又創(chuàng)辦了現(xiàn)在的OneWeb公司,它作為O3b的“增強版”,計劃向太空發(fā)射648顆距離地面更近的衛(wèi)星(距離地球約1200公里),為全世界那些沒有互聯(lián)網(wǎng)或使用成本太高、使用不流暢的地方提供便宜且快速的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。

  2014 年,網(wǎng)上又爆出Google公司欲投資10 億美元用于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè),以支持其通過衛(wèi)星提供上網(wǎng)服務(wù)的計劃。據(jù)報道,Google 公司的新項目將從180 顆小型高性能衛(wèi)星起步,這些衛(wèi)星的軌道高度將低于傳統(tǒng)衛(wèi)星。預計這一項目耗資將為10~30億美元,但具體成本取決于最終設(shè)計。

  無獨有偶,SpaceX公司在今年11月15 日向美國聯(lián)邦通訊委員會提交了一份申請,想要發(fā)射共計4425顆的通信衛(wèi)星,SpaceX公司CEO馬斯克聲稱,這個項目將在太空中重建互聯(lián)網(wǎng)。該項目是馬斯克于2015年1月首次公布的,旨在全球范圍內(nèi)為用戶提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。

  馬斯克表示,首批800顆衛(wèi)星上天后,就可以提供覆蓋全美和全球的商業(yè)寬帶服務(wù),在全球的覆蓋范圍是北緯15~60度,南緯15~60度。一旦經(jīng)過最終部署,該系統(tǒng)就能為全美和全球用戶提供高帶寬、低延時的寬帶服務(wù)。

  據(jù)外媒報道,韓國的三星公司在一篇論文中也表示,希望發(fā)射4600顆微型衛(wèi)星,為用戶提供低成本的互聯(lián)網(wǎng)接入。不過相較于Google、SpaceX等公司已經(jīng)有所行動而言,三星公司顯然還剛剛進入“紙上談兵”階段。

  綜上分析,各國對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)之所以趨之若鶩是因為大家都明白,衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是一片“藍?!保谀瞧八{?!敝刑N藏著許多你意想不到的“寶藏”……


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