搞懂衛(wèi)星通信：衛(wèi)星定位 GPS、華為Mate60 衛(wèi)星電話、星鏈 Starlink 高速互聯(lián)網(wǎng)接入

近期炙手可熱的華為Mate 60 Pro手機，是全球首款支持衛(wèi)星通話的大眾智能手機，持有者在沒有地面信號的情況下，也可以撥打、接聽衛(wèi)星電話，而支持此功能的“幕后功臣”就是我國自主研制的天通一號移動通信衛(wèi)星。

天通一號衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)是中國自主研制建設(shè)的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，由空間段(包含3顆衛(wèi)星)、地面段和用戶終端組成。

衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，從而實現(xiàn)兩個或多個地球站之間的通信系統(tǒng)，由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。

衛(wèi)星通信的特點如下：

電波覆蓋面積大，通信距離遠，可實現(xiàn)多址通信。在衛(wèi)星波束覆蓋區(qū)內(nèi)一跳的通信距離最遠為 18000 公里。覆蓋區(qū)內(nèi)的用戶都可通過通信衛(wèi)星實現(xiàn)多址聯(lián)接，進行即時通信。

傳輸頻帶寬，通信容量大。衛(wèi)星通信一般使用 1~10 千兆赫的微波波段，有很寬的頻率范圍，可在兩點間提供幾百、幾千甚至上萬條話路，提供每秒幾十兆比特甚至每秒一百多兆比特的中高速數(shù)據(jù)通道，還可傳輸好幾路電視。

通信穩(wěn)定性好、質(zhì)量高。衛(wèi)星鏈路大部分是在大氣層以上的宇宙空間，屬恒參信道，傳輸損耗小，電波傳播穩(wěn)定，不受通信兩點間的各種自然環(huán)境和人為因素的影響，即便是在發(fā)生磁爆或核爆的情況下，也能維持正常通信。

衛(wèi)星傳輸的主要缺點是傳輸時延大。無線電波雖在自由空間的傳播速度等于光速（每秒 30 萬公里），但當它從地球站發(fā)往同步衛(wèi)星，又從同步衛(wèi)星發(fā)回接收地球站，這“一上一下”就需要走 8 萬多公里。比如打衛(wèi)星電話時，無線電波就要往返近 16 萬公里，需傳輸 0.6 秒鐘的時間。即發(fā)話人說完 0.6 秒鐘以后才能聽到對方的回音，這種現(xiàn)象稱為“延遲效應(yīng)”。由于“延遲效應(yīng)”現(xiàn)象的存在，使得打衛(wèi)星電話往往不象打地面長途電話那樣自如方便。

衛(wèi)星通信可以分為衛(wèi)星定位和導(dǎo)航、衛(wèi)星電話、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信等。

01、衛(wèi)星定位?GPS

衛(wèi)星定位系統(tǒng)是一種使用衛(wèi)星對某物進行準確定位的技術(shù)，它從最初的定位精度低、不能實時定位、難以提供及時的導(dǎo)航服務(wù)，發(fā)展到現(xiàn)如今的高精度GPS全球定位系統(tǒng)，實現(xiàn)了在任意時刻、地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以便實現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時等功能。

衛(wèi)星定位可以用來引導(dǎo)飛機、船舶、車輛、以及個人，安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地。衛(wèi)星定位還可以應(yīng)用到手機追尋等功能中。

全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

GPS是一個由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)，位于距地表20200km的上空。這個系統(tǒng)可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點的經(jīng)緯度和高度，以便實現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時等功能。這項技術(shù)可以用來引導(dǎo)飛機、船舶、車輛以及個人，安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Beidou Navigation Satellite System，BDS）有35顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)，其中5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。北斗定位系統(tǒng)包含空間段、地面段和用戶段三部分，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并且具備短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш健⒍ㄎ缓褪跁r能力，定位精度為分米、厘米級別，測速精度0.2米/秒，授時精度10納秒。

截至2023年3月，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自2020年建成開通以來，全國已有超過790萬輛道路營運車輛、4.7萬多艘船舶、4萬多輛郵政快遞干線車輛應(yīng)用北斗系統(tǒng)，近8000臺各型號北斗終端在鐵路領(lǐng)域應(yīng)用推廣；北斗自動駕駛系統(tǒng)農(nóng)機超過10萬臺，覆蓋深耕、插秧、播種、植保、收獲、秸稈處理和烘干等各個環(huán)節(jié)；2587處水庫應(yīng)用北斗短報文通信服務(wù)水文監(jiān)測，650處變形滑坡體設(shè)置了北斗監(jiān)測站點；搭載國產(chǎn)北斗高精度定位芯片的共享單車投放已突破500萬輛，覆蓋全國450余座城市；基于北斗高精度的車道級導(dǎo)航功能，已在8個城市成功試點，并逐步向全國普及。

02、衛(wèi)星電話 Satellite Phone

衛(wèi)星電話是基于衛(wèi)星通信系統(tǒng)來傳輸信息的通話器，也就是衛(wèi)星中繼通話器。衛(wèi)星中繼通話器是現(xiàn)代移動通信的產(chǎn)物，其主要功能是填補現(xiàn)有通信（有線通信、無線通信）終端無法覆蓋的區(qū)域，為人們的工作提供更為健全的服務(wù)。

中國電信首次面向商用市場放號，我國進入到衛(wèi)星移動通信的“手機時代”，填補了國內(nèi)自主移動通信系統(tǒng)的空白，打破依賴國外衛(wèi)星移動通信服務(wù)的現(xiàn)狀。海外有美國的Iridium、Globalstar，中東的Thuraya，英國的Inmarsat等。

衛(wèi)星電話系統(tǒng)，其與普通電話的使用并沒有本質(zhì)區(qū)別，都有自己的電話號碼，只是手機會笨拙一些，因為要與距離地球三萬公里以上衛(wèi)星進行通信，需要更長的天線和更大的發(fā)射功率。華為Mate 60 Pro的先進之處就是將衛(wèi)星天線與手機完美結(jié)合，擺脫了笨重天線的困擾。

03、星鏈?Starlink

星鏈 Starlink 是馬斯克的美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)的一個項目，旨在建設(shè)由數(shù)千顆衛(wèi)星組成的低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，以覆蓋全球各地的互聯(lián)網(wǎng)接入需求。

星鏈技術(shù)可以實現(xiàn)全球覆蓋，無論地理位置和天氣條件如何都能夠提供可靠的互聯(lián)網(wǎng)連接。通過“星鏈”，人們可以在偏遠地區(qū)、海上、空中等無法接入傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的場所也能夠享受到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

星鏈衛(wèi)星由一組位于低地球軌道（LEO）的衛(wèi)星組成了一個星座，這些衛(wèi)星以約550 公里的高度繞地球運行。各星座之間還形成了一個星座網(wǎng)格，從而使得整個星鏈網(wǎng)絡(luò)覆蓋面更大。

星鏈的優(yōu)勢主要包括：

成本低，數(shù)量多、整體生存能力強，單顆衛(wèi)星的研制成本低于100萬美元，單星發(fā)射成本約50萬美元。

傳輸速率高，下載速度最高400 Mbps，上傳速度最高18.60 Mbps，延遲27 ms。星間鏈路利用激光通訊，網(wǎng)關(guān)站點和用戶使用微波技術(shù)通訊，在星上通過路由，地面終端與衛(wèi)星之間通過P2P通信協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

覆蓋范圍廣，在低軌道和極低軌道部署約42000顆衛(wèi)星，覆蓋地球兩極之外的大部分地區(qū)，并通過地面上的6個衛(wèi)星信號網(wǎng)關(guān)站點，為全球500萬條接入型地面站提供服務(wù)。

截止2023年10月，SpaceX累計發(fā)射5200顆星鏈衛(wèi)星，目前在軌4849顆，空間操作4797顆，正式運營4199顆。星鏈全球訂購用戶超過200萬，正式進入62個國家。