手機直連SpaceX星鏈,顛覆還是炒作?

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最近行業爆出個大新聞!

8月25日,美國移動運營商T-Mobile和馬斯克的SpaceX聯合宣佈了一個計劃—— Coverage Above and Beyond。

雙方表示,將通過SpaceX的Starlink低軌道衞星與T-Mobile的地面移動網絡結合,讓手機可以直連衞星,讓“手機連接無處不在”,終結地面移動網絡的覆蓋盲區。

T-Mobile首席執行官Mike Sievert表示,該服務將於2023年底進入測試階段。

相對於當前手機通過基站連接移動網絡的方式,該計劃無疑是一次極具開創性的嘗試,那此次強強聯合會對傳統地面移動網絡帶來顛覆式的影響嗎?

覆蓋挑戰

眾所周知,在移動網絡中,手機的發射功率遠遠小於基站,僅為0.2瓦。因受限於手機發射功率,上行覆蓋距離有限一直是移動網絡的覆蓋短板。

在地面移動網絡中,手機與基站的距離不過幾百、幾千米,但starlink運行軌道距離地面約550千米,手機要直連衞星,上行覆蓋問題更加突出,如何解決?

這需提升衞星上的天線的接收增益。要提升接收增益,就得把天線的孔徑(面積)做大,把天線的波束寬度做小。

馬斯克表示,為了實現衞星與手機直連通信,該項目將研發新一代 LEO 衞星——Starlink V2,其相控陣天線組件面積約為25平方米,遠大於當前V1型號的天線單元。

但這會導致衞星對地面的小區覆蓋範圍減小。假設衞星上的天線的接收增益為29dBi ,半功率波束寬度為7.6度,那麼一根天線的小區覆蓋半徑僅為36公里左右。

這種大孔徑、高增益、窄波束的有源天線有利有弊。利的一面是,窄波束可對指定區域實現更精準的覆蓋,能更好避免網絡干擾。弊的一面是,若要實現衞星對地面的廣域覆蓋,需部署更多的衞星和天線,導致投資成本較高,運營商需權衡好網絡覆蓋、投資成本和收益的關係。

並非寬帶服務

馬斯克表示,Starlink V2將為每個小區提供 2-4Mbps的容量。與今天千兆5G相比,這點容量顯然微不足道。

考慮Starlink V2的小區覆蓋範圍遠大於地面基站,假設一個衞星小區可同時服務上千個用户,那麼每個用户獲得的體驗速率最多隻有幾十K左右。這點網速僅限於短信和傳統語音業務,並不能提供高速數據服務。

對此,Mike Sievert表示該項目最初的服務僅限於短信和彩信。並暗示語音和數據業務可能會在未來出現,但沒有給出明確的時間表。

為什麼僅能提供2-4Mbps的小區容量?因為該計劃支持的信道帶寬只有幾MHz,而如果要支持更寬的信道帶寬,比如當前地面4G和5G網絡的幾十MHz,需進一步增加衞星上的天線的尺寸,進一步減小衞星對地面的小區覆蓋範圍,進而帶來更高的投資成本。

事實上,為了通過衞星直接向地面提供大帶寬連接,業界已嘗試採用達幾百平方米的大型相控陣天線,遠遠大於Starlink V2的天線尺寸。

頻譜資源問題

T-Mobile表示,將拿出一部分1.9GHz頻段(PCS頻段)來建設該衞星網絡。

為什麼只是一小部分1.9GHz頻段,而不是當前地面4/5G所使用的頻段?道理很簡單,衞星網絡使用的頻段肯定不能與地面4G和5G網絡的頻段相同,否則會產生嚴重干擾。因此,為避免干擾,運營商需單獨為衞星網絡劃出一部分頻段。

但這又帶來了新問題,頻譜是運營商最寶貴的財富,是花巨資拍得的,運營商需再次權衡這個衞星網絡是否值得為之單獨劃出一段頻譜資源。

此外,衞星時速高達27000公里/小時,遠遠高於地面終端的移動速度,這種超高速移動會帶來嚴重的多普勒頻移,影響系統性能。該項目還面臨着如何克服衞星高速運行帶來的多普勒頻偏問題。

總而言之, 從細節分析,此次T-Mobile與Space X的合作項目只是作為地面移動網絡的補充,面向一些偏遠山區或應急場景提供短信或基本語音服務,對於當前大多數用户正在使用的高速的4G/5G地面移動網絡服務,並不會帶來顛覆性的影響。

而綜合技術挑戰、實用性、價值性、監管障礙等方面看,“手機直連衞星”並達到與當前地面移動網絡接近的體驗,仍然有很長的路要走。

本文來自微信公眾號 “網優僱傭軍”(ID:hr_opt) ,作者:通信,36氪經授權發佈。