三公开船游戏:​下一代手机网络将不仅仅是5G或6G,而是零G

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下一代手机网络将不仅仅是5G或6G,而是零G。今年4月,Lynk Global发射了第一颗直接移动商业卫星,8月15日,其竞争对手AST SpaceMobile确认计划在9月中旬发射一颗实验性的直接移动卫星。随着发射价格的下降、卫星制造方法的改进以及电信工程师推动新的网络能力,Inmarsat和其他公司正在研究自己的近地轨道(LEO)蜂窝解决方案。


太空探索技术公司(SpaceX)的星链(Starlink)和亚马逊(Amazon)的柯伊伯(Kuiper)等低轨道卫星系统设想的是巨大的卫星星座。然而,美国联邦通信委员会刚刚拒绝了SpaceX公司申请90亿美元联邦农村宽带基金的一部分——部分原因是Starlink系统需要一个600美元的地面站。天基移动电话服务将不需要特殊设备,如果公司能够开发出解决卫星智能手机服务面临的许多挑战的方案,它将成为农村宽带基金的一个潜在候选项目。

“主要的挑战是链路的预算。”卢森堡大学的电气工程师Symeon Chatzinotas说,他指的是卫星和连接设备之间传输和接收数据所需的功率。通过在空中安装相当大的天线的近地轨道卫星,向户外的智能手机发送信号是可行的。然而,接收信息会更具挑战性,因为智能手机的天线通常会将能量分散到各个方向。


从手机到近地轨道卫星的典型距离可能是500公里,比城市环境中典型的信号传输距离至少高出两个数量级,因此手机的功率分散至少是8倍,而且手机的方向会使情况更加复杂。例如,当手机在建筑物内时,卫星-智能手机连接不太可能正常工作。


领克全球预计将于2022年底推出的首次服务是窄带,即有限的语音通话、短信和物联网(IoT)流量。这可能无法让富豪们从他们的远洋游艇上拨打4K视频电话,但对于船舶保险公司或救援机构来说,使用现成的蜂窝设备,在以前无法联系到的地方与船只保持联系,就已经足够了。AST SpaceMobile公司的目标是为移动设备提供4G和5G宽带服务。


AST卫星将使用相控阵天线,由许多围绕卫星展开的天线组成。天线的每个部分将在一个明确定义的锥形内传输,终端在地球表面;这将相当于从一个地面基站发出的电池。该公司计划首批发射20颗卫星,覆盖赤道地区,并资助后续卫星的发射,提供更多的全球覆盖。

地面覆盖区域的大小应该超过Alphabet失败的气球项目Loon创建的覆盖区域的有限大小。更广泛的覆盖区域应该允许AST用相同数量的天线服务更多的潜在客户。近地轨道AST正在试验大约25毫秒或更少的信号往返时间,比迄今为止提供卫星电话的高轨道地球同步卫星快一个数量级。

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还有很多幕后技术工作要做。根据《IEEE Access》杂志最近的一篇评论,低轨道卫星的相对高速也会导致信号的多普勒频移,因此网络必须对其进行补偿。此外,还必须建立新的卫星和地面信号塔之间的传输协议,以便将活跃的通话从一个小区传送到另一个小区。


今年3月,国际电信标准集团3GPP在其手机标准的第17次修订中开始为所谓的非地面网络提供指导方针。“非陆地网络”不仅指低轨道卫星,还包括无人机或气球等高空平台。非地面网络将需要进一步更新3GPP的标准,以适应新的网络架构,例如蜂窝基站和设备之间的距离更长。


例如,今年早些时候,平流层平台公司(Stratospheric platform)测试了一个基于无人机的网络原型机,该原型机可以在18000米以上的高空飞行。作为5G网络的一部分,它的行为将不同于Lynk Global或AST卫星。


“从一个书呆子的工程角度来看,正在发生的是网络架构正在分化。一方面,小型电池正在取代Wi-Fi。另一方面,(电信运营商)将采用覆盖范围非常广的卫星系统。在中间市场,传统的大型电池在经济上有些困难,现在正受到挤压,”剑桥咨询公司(Cambridge Consultants)电信业务主管德里克•朗(Derek Long)表示。该公司曾为平流层平台公司和其他从事非陆地网络的公司提供建议。


如果电信运营商成功了,用户甚至不会注意到他们太空时代的智能手机网络。


当你买手机时,你希望它能工作。不只是在有人说可行的地方,而是在任何地方。这是朝着实现这一目标迈出的一步。


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