发出全球第一条北斗卫星消息,为什么只有华为做到了!

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“星辰大海,纵横相依,摇动星光,归来自己。”传遍星海的短信是“理科生”与华为的恋情。

继9月份发布的Mate50系列成为全球首款支持北斗卫星的智能手机之后,华为在10月的最后一天又带来了另一大福利:华为Mate Xs 2即将升级卫星功能,并将于11月5日正式上市。公测,这将是华为继Mate50系列之后第二款具备北斗卫星通讯功能的手机。这对华分来说非常重要,这种突破性的、穿天的技术,在一定的硬件门槛和北斗运营商服务的支持下,可以通过软件OTA更新来享受。



今年9月,苹果和华为几乎同时发布新旗舰并推出卫星服务。与苹果只能用卫星SOS求救不同,想象一下这样的场景:你好不容易爬了很多天的山,面前有雪山,但你却做不到。由于极端环境而无法接收信号。所以当你连上卫星的时候,你向众多关心你的家人发送了“我到了山顶,一切都好”,你体贴地确认了准确的坐标信息。说“安全”,给华为的技术增添了温暖。

这段独特的浪漫依赖于北斗卫星独特的短信通信技术——它表明以华为为代表的中国智能手机已经进入“追星时代”。全球首款大众市场卫星手机华为Mate50系列也成功入选2022年十大煽动时刻之一,并登上央视视频。

“世界独一无二”的短信技术

要了解短报文通信技术,就不能回避北斗的发展历程。

经过20多年的发展,我国自主建设和运营的北斗导航系统已成为世界四大卫星导航系统之一,为交通、农林渔业等领域做出了突出贡献。水文监测。 、气象预报等方面。

该系统经历了两次迭代。关于华为的“连接卫星”,指的是全球卫星导航系统北斗三号,将于2020年7月31日后推出,目前已经可以为全球用户提供高质量的导航定位服务。在世界上。



首先我们要知道,北斗三号系统由24颗中地球轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星组成。短信技术最早应用在北斗一号上,一直采用“主动定位”,隐蔽性差,解决耗时,定位精度相对较低。升级到北斗三号后,在兼容“主动定位”系统的基础上,将广泛采用“主动定位”系统和“被动定位”+短消息通信系统,大幅提升服务能力,限制短消息。 。发表字数由北斗二号的120字增加到北斗三号的1000字。


在技​​术发展的这一点上,华为能否冲破天际还缺少一个助力——手机北斗短信射频基带集成芯片已经研发成功,并在今年夏天达到量产阶段。这意味着该芯片将很快集成到智能终端中,并快速推向大众。

发短信就像来自外太空的短信。它们直接连接到卫星,而不依赖运营商的地面网络。它们继承了卫星的许多优点,如全天候、覆盖范围广、可靠性高等。相比卫星电话的高昂价格,智能手机的短信操作变得更加灵活和丰富。出海渔民可以通过短信锁定位置并拨打求救电话;沙漠、森林、冰原等特殊地貌勘测工作人员可以依靠短信随时与外界保持联系,大大提高了安全性。

如果穿天技术真的走进千家万户,那将是一种自下而上的通信技术——无论你身在何处,只要指向空旷地区的卫星,就可以传输信息。虽然华为目前的卫星通讯功能仅支持单向发送短信且不能超过50个汉字,但为消费者搜星打开了大门。

“破天”时代来临了吗?

两大巨头为何在今年9月进军卫星通信服务领域?虽然仍处于早期阶段,有其局限性,但它已经发出了明确的信号,即具有直接卫星连接功能的智能手机正越来越接近主流消费者。



“卫星”这个相对陌生的词,在两次发布会后被推入公众视野。事实上,除了苹果、华为之外,三星、小米、vivo、魅族等手机厂商也开始了卫星通信技术的准备。例如,今年3月,小米获得了“基于卫星的通信方法、设备和数据载体”的新专利;少数普通vivo手机支持北斗导航,在“追星”方面取得了长足进步;不久前,星机时代宣布将推出全球首款可直接连接低轨卫星的消费类手机,实现天地一体、无限连接。



海外“追星”风潮也热火朝天。 T-Mobile 和 SpaceX 的“Starlink”互联网服务已达成手机接入协议;英国卫星电信网络公司Oneweb已与AT&T合作,Verizon已与亚马逊合作,诺基亚正在与AST SpaceMobile合作,后者希望将卫星直接连接到手机。可以说,智能手机直连卫星是通信行业技术不断发展后的唯一进步。

从某种程度上来说,两家巨头公司之所以能够在今年秋天来上这样的比赛,很大一部分原因其实是在等待——合作伙伴需要在各个环节都一一到位。低轨道和高轨道都有各自的特点。前者具有宽带连接、传输时延低等明显优势,而后者设计容量高、单星覆盖范围大、所需卫星数量少、综合成本较低。我国规划建设北斗导航系统时,就提到了创建高轨卫星互联网。经过多年的发展,已能够在航空、航海、应急、自然资源等领域实现成熟应用。



2020年6月,长征三号乙火箭搭载的第55颗北斗导航卫星成功发射,整个北斗系统实现全球组网;去年4月,国家发改委首次明确了“新基建”的范围,其中包括卫星互联网。 ;今年4月,注册资本100亿元的国企华星网络落地雄安新区,锚定全球一流卫星互联网公司,被誉为“国家队”、“卫星互联网”。第五大卫星互联网运营商;今年夏天,北斗短信业务研发成功并量产手机射频基带集成芯片,上半年新增128款北斗手机入网……这一系列活动的背后,是中国正在加速卫星通信、卫星互联网的发展,也让众多国产手机厂商有了进入“星辰大海”的勇气。

《科技男》华为浪漫《追星的故事》

华为发射全球首条北斗卫星信息。短短十六个字,讲述了团队15个月的辛苦工作。



“从太空发送短信”的原理实际上是利用卫星作为中继设备。用户利用设备终端将卫星作为中继设备连接到数百、数千公里之外的通信设备,完成信息传输。实现中继功能的北斗三号系统GEO卫星运行在高度约3.6万公里的轨道上。



诚然,高轨卫星的局限性让华为实现“太空短信”难度很大。一方面,与距离较近的低轨卫星相比,飞得更高意味着距离传输目标越远,路径损耗越大;另一方面,手机的发射功率太低,无法建立有效的连接。如果参考传统卫星电话,发射功率有所提高,但内置天线的复杂结构使得手机体积庞大,无法放入口袋中。为了在不改变智能手机原有尺寸和空间的情况下,随时随地将卫星信息“放进口袋”,华为必须另辟蹊径,想办法克服手机终端与卫星通信之间信息传输损耗高的问题。 。

工作组研究表明,由于手机内部空间的限制,收发器的天线增益低于专用器件。如果要将卫星天线放置在内部,则需要通过更精确和专业的设计来实现更高的天线增益。

另外,为了让手机直接连接卫星,除了原有的连接地面网络之外,还必须创建另一个系统来与卫星进行通信。


最终,华为通过在手机终端与卫星之间创建新的通信协议和高性能硬件设计,提高了卫星通信的性能和效率,减少了信号损失。为了保证卫星通信服务的准确性和可靠性,华为减少了卫星信号传输的过程。为了消除噪声和干扰,华为采用高放大算法,提高信号解码速度,聚焦信号,减少发散,直达卫星;通过专利卫星导航指南的UX设计,为用户提供了可视化的操作方式,对用户来说是更加便捷的操作。让移动终端自动寻找卫星位置,帮助用户建立更稳定的连接,进而提高发送和接收信息的性能。



这样,华为工程师打造了完整的闭环测试验证,验证北斗卫星通信功能在各种极端环境和使用场景下的能力——使用终端设备通过搜星指令向模拟卫星发送信号。接收和创建信号的整个通信过程“北斗卫星信号传输设备地面测试——北斗卫星信号接收设备——地面通信系统信息处理”也构成了全球首个北斗三号端到端卫星——地面。综合通讯控制系统。


自从样机成功发送第一条北斗短消息后,新的挑战随之而来——为了保证手机终端在任何地区、环境和极端气候下都能接收到卫星消息,测试团队再次踏上了漫漫征程。覆盖31个省、市、自治区,北至榆林沙漠,南至海南群岛,东至东海沿岸,西至羌塘草原。持续了18个月。外部测试场景包括戈壁滩和祖国的高山。丛林、河流、海洋和湖泊等不同的地貌。

路上的困难就不用说了。五月的西藏尼玛县,每天早晨依然下雪。他们已经在呼吸白色空气的同时测试了北斗卫星的消息功能。在可可西里这片无人居住的土地上,他们不得不间歇性地依靠氧气来应对高原反应。 ,是否可以继续完成测试;在海拔3000多米的秦岭八里坪捞鱼谷,他们用8块钱一瓶的矿泉水豪华洗脸,继续努力……实现全球首颗北斗卫星消息,华为人的坚持和努力做出了很大贡献。



正是这群工程师从零开始,设计了一整套测试和控制系统,从通信协议开始,向上看卫星平台,最终实现了北斗系统顺利推向大众消费者。一流的智能终端,实现“向上”“冲天,直达地面”。这对华为来说是一小步,但却是行业的一大步。它标志着大众智能手机进入“星际时代”,将成为世界通信史上绚丽多彩的篇章。 (本文首发于钛媒体App)


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页面更新:2024-02-16

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