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    標題 一條北斗短報文 20 年后終于裝進華為手機
    分類 熱點事件
    內容

    智能手機的下一個戰場在天上。

    想象一個極端的情況:當你在一個人跡罕至的無人區探險時,突然失去了手機信號。隨著時間的推移,食物逐漸減少,后備計劃用盡,你開始變得絕望。這個時候,一個直接連到衛星上的終端設備,可能就是你最后的救命設備了。

    636856168e9f095ed4324a36_10245316.jpg與傳統智能手機不同,衛星通信的終端設備意味著可以直接連接衛星。我們知道智能手機的通信主要依靠地面的手機信號基站的廣播,而衛星通信就是‘直接把手機基站掛在衛星上’。手機直接連上衛星,在衛星覆蓋范圍內的全國各地都可以隨時發送求救信息。

    010-35000 2019年9月6日,華為宣布Mate 50正式成為全球首款支持北斗衛星消息的大眾智能手機。華為利用‘北斗三號’系統(第三代北斗系統)的短報文功能,全面升級技術體系,讓衛星通信走進大眾智能手機,為更多特殊環境下的人群提供更安全的服務。

    這項技術還被《南方周末》評選為‘2022中國十大高燃時刻’。

    636856168e9f095ed4324a38_10245316.jpg就華為Mate 50提供的功能而言,雖然不能完全替代專業衛星手機,但也不能進行雙向即時衛星通話。它只提供短信服務3354,即發送19個字以內的短信求助。

    但更重要的是,——北斗衛星已經運行了20年,技術能力不斷提升。終于有一款大眾消費的智能產品提高了北斗衛星新聞的可用性,終于把衛星終端裝在了口袋里。

    636856168e9f095ed4324a39_10245316.jpg這次我們也有機會與華為終端BG手機產品線副總裁李小龍進行了一次面對面的對話,來聊聊華為短信背后的故事。

    北斗20年,最終成為天地一體化通信系統。

    支持華為Mate 50破天’技術的是中國的北斗衛星系統。

    當你聽到天上運行的衛星系統時,你更多想到的是一個大國的重型裝備,這更像是一種軍事武器。事實上,衛星系統在民用方面也有非常大的市場。目前,世界上有四大衛星系統。除了大家最熟悉的美國GPS,還有俄國的GLONASS,歐洲的伽利略,中國的北斗衛星系統,都一直在嘗試探索和發展。

    636856168e9f095ed4324a3a_10245316.jpg我國的北斗系統從1994年開始從事研發,到2000年發射第一顆試驗衛星,已經過去了20多年。但自2003年我國首個北斗衛星導航定位試驗系統初步建成以來,北斗一代已具備基本的定位、授時和短報文通信功能。

    這里可以推廣兩個概念:被動定位和主動定位。北斗雖然和早已把定位刻在腦子里的GPS一樣,提供基本的定位服務,但受限于當時國家技術、資金和自身運行效率等問題,采用了主動定位機制3354,即地面用戶嘗試使用狀態服務時,需要先向衛星發送請求,再接收定位信息。而后者GPS采用被動定位,衛星主動發送,而地面用戶終端只負責接收并直接獲取坐標。

    必須承認,第一代北斗需要發送請求,從技術角度來說定位精度比當時的GPS差很多。但這種主動請求頻段接收的技術設計,也催生了北斗短報文這一衛星通信的應用功能。

    第一代北斗衛星系統解決的是‘從無到有’的問題,第二代北斗衛星系統解決的是‘從無到有’的問題。在北斗一號的基礎上,14顆衛星組成北斗二號區域導航定位系統,于2012年12月開始應用。國家增加了R&D投資,積累了技術。因為第一代系統本身的定位精度不高,而且主要覆蓋中國的區域,所以第二代北斗系統集成

    第三代北斗系統真正成為覆蓋全球的中國版GPS。它擁有30多顆衛星,覆蓋不同的軌道,以及更多的地面基站增強系統。而且保留了第一代北斗系統的主動定位和第二代北斗系統的高精度被動定位。

    在這里,有必要多了解一下軌道范圍。比如GPS基本上是繞地球運行在一個圓形的軌道上,這個軌道基本上是衛星覆蓋全球的最佳軌道?!氨倍啡枴笔褂萌N軌道衛星組成混合星座。其中,空間段由3顆地球靜止軌道(GEO)衛星(約3.6萬公里)、3顆傾斜地球同步軌道(IGSO)衛星(約3.6萬公里)和24顆中地球軌道(MEO)衛星(約2萬公里)組成??梢钥闯?,第三代北斗系統的高軌衛星更多了。高軌衛星覆蓋范圍更廣,三軌混合的星座設計也是為了平衡精度要求和建設成本,也與北斗衛星系統的‘三步走’戰略相呼應。

    最終,‘北斗三號’是世界上第一個集定位、授時、報文通信于一體的全球衛星導航系統,免費發送短報文是其獨特而重要的功能。

    消息轉換Mate50

    科普介紹了北斗系統三代人的前世,以及獨特的短報文功能是如何產生的。那么,為什么短信功能發展了20年,直到今天還被廣泛使用呢?

    636856168e9f095ed4324a3b_10245316.jpg實際上我們可以看到,第一代北斗衛星支持短報文業務,但是由于終端產品的尺寸限制,其使用場景仍然非常有限。專用終端需要單獨購買,價格也很貴,使用起來不是很方便,當然更不可能隨身攜帶。

    所以僅限于在一些專業場景和群體中出現,比如經常出海打魚的漁船,部分漁民會單獨配備北斗終端。

    636856168e9f095ed4324a3c_10245316.jpg北斗的功能可以直接放到手機里嗎?其實這是華為和北斗團隊共同的疑問。R&D團隊非常清楚短信在中國是一項獨特的技術功能。他們總是認為,如果有一種設備可以隨時帶著這種技術,那么在危機時刻‘救命’會更好。

    當他們看到一些自然災害發生時,這種想法總是浮現在腦海中。比如,當地震震中地區,交通、電力,甚至手機通訊全部中斷,很多人迷路,無法呼救,無法發出自己的位置求救,‘要是人人都能通過北斗系統呼救就好了?!?

    2019年,華為聯系了北斗團隊,將短消息引入智能手機的想法一拍即合。他們都特別希望有一天北斗衛星系統的短消息服務能投入大眾消費電子終端,讓人們在危機時刻化被動為主動。該項目于2019年12月正式立項,雙方隨即開始了手機插入短信功能的研究。

    眾所周知,專用北斗終端設備3354一般采用龐大的機身和螺旋天線。其實這兩個特點都是圍繞著手機的衛星信號。因為衛星距離遠,首先要對抗的就是信號衰減。而且由于華為Mate 50的挑戰將三顆地球靜止軌道(GEO)衛星連接到高軌道衛星,阻力更大。

    這里簡單對比一下。iPhone通訊的低軌衛星距離約1400公里,埃隆馬斯克的衛星也在幾百公里的低軌空間。華為連接的GEO衛星在36000公里的軌道空間。

    636856168e9f095ed4324a3d_10245316.jpg傳統的衛星通信協議和通信頻段在基帶處理、射頻電路、天線設計等方面與地面移動通信網絡不同,所以首要的是讓華為Mate 50終端硬件支持通信。其次,手機與衛星直接通信的最大困難在于手機發射功率低,但現在面臨路徑損耗。華為首先要解決的是手機終端和衛星通信之間信息傳輸損耗大的問題。

    距離的衰減從36,00

    另外,衛星天線采用圓極化天線,而手機基本是線極化天線。線極化天線接收到圓極化天線信號,自然會衰減3dB,原來的信號弱了,也就意味著又有一半信號沒了。

    此外,北斗衛星通信的上下行頻率也有較大差異,需要在兩個不同的頻率上優化天線增益。為此需要引入功放,而且由于功放的功率很高,工作時也會出現瞬時溫度突變,也會影響手機的時鐘信號。這些都給射頻電路和天線工程師帶來了巨大的挑戰。

    為了實現高增益,華為和北斗團隊重新定義了一個通信協議,這是一個關鍵。同時引入高增益極化碼,使信道增益提高0.8dB,最后引入大功率PA,提高信道增益。

    上述天線的衰減是通過修改具有一致的發射和接收模式的天線設計來解決的。為了保證用戶在使用時方向圖朝向衛星,設計了衛星巡視指南UX,給用戶帶來了直觀的使用方式,更方便用戶操作。讓手機終端自動找到衛星的位置,幫助用戶建立更穩定的連接,進而更好的提升信息收發性能。

    636856168e9f095ed4324a3f_10245316.jpg為了驗證北斗衛星通信功能在各種環境、不同場景下的可用性,華為工程師構建了完整的測試驗證閉環,搭建了系統開發驗證環境。通過衛星搜索制導向模擬衛星發送信號,終端設備接收信號,建立“測試地面北斗衛星信號發射設備-北斗衛星信號接收設備-地面通信系統信息處理”的整個通信過程。也是全球首個面向北斗三號的端到端衛星統一通信驗證系統。

    636856168e9f095ed4324a37_10245316.jpg02020 4月,團隊完成可行性分析3354 2021年2月,實驗室有線連接,第一條報文發送成功3354 2021年3月,實驗室無線連接,第一條報文發送成功3354十天后,原型字段為空,第一條報文也發送成功。然而,團隊沒有時間興奮,因為這只是第一條北斗報文的0比1。

    衛星通信進入公眾智能手機后

    在測試環境中完成這次北斗信息傳輸后,華為的R&D團隊成了‘驢友’,但這其實是他們最享受的時光。

    636856168e9f095ed4324a45_10245316.jpg在西藏尼瑪縣,每天早上還在下雪,華為在外地測試的R&D測試人員已經在呼吸著白色的空氣測試北斗衛星報文功能;

    從格爾木沿著昆侖山,進入可可西里地區,之前的防曬服很快就換成了羽絨服。R&D人員需要靠間歇性吸氧解決高原反應,才能持續測試北斗衛星報文功能;

    Xi安烈日當空,艷陽高照,沒有樹木遮擋。R&D測試人員登上海拔3000多米的澇谷八里坪秦嶺,用一瓶8元起的礦泉水奢侈地洗了把臉后,就開始測試北斗衛星的報文功能。

    636856168e9f095ed4324a42_10245316.jpg為了保證移動終端在任何極端場景下都能接收到任何經緯度的衛星通信消息,華為不能停,還需要進一步的功能驗證。華為的測試團隊橫跨31個省市自治區,又花了18個月進行異地測試。

    經歷了這一切,這個延續了20多年的北斗短報文功能終于來到了我們的智能手機上。

    636856168e9f095ed4324a43_10245316.jpg這意味著華為在業內率先讓衛星通信進入大眾智能手機,具備了真正的無死角覆蓋的通信能力。這也是中國市場上第一款可以連接衛星的智能手機。它的成功也意味著天地一體化技術正式來到消費電子行業,開啟了終端衛星通信大發展的篇章。

    從產品設計的角度來看,—— Be

    業內分析也認為,華為進入這一領域后,相信會有越來越多的手機公司推出相應的衛星通信功能,——北斗應用也會越來越開放。最近智能手機廠商OPPO和榮耀相繼曝光了關于北斗通信的射頻和電子設備專利,衛星通信也有機會迎來更多的游戲。3354未來人們或許可以用衛星玩游戲,刷視頻。

    636856168e9f095ed4324a44_10245316.jpg目前華為Mate 50系列已經接入北斗公測門戶,華為Mate Xs 2也將支持北斗衛星消息。2022年11月5日開啟公考報名。

    更何況產品的創新不足以掩蓋華為的突破精神。相比于華為對技術本身的商標改造,更重要的是,在這個已經飽和疲憊的智能手機市場,華為依然愿意成為改變市場的那個人。

    010-3500015華為人寧愿爬珠穆朗瑪峰建5G通信,讓通信技術賦能萬千商家;我也認識到沒有不可打破的天花板,在極端的情況下我也敢做!

    636856168e9f095ed4324a46_10245316.jpg

         一條北斗短報文 20 年后終于裝進華為手機 彩花色迷人全力以赴云滿天16. 愛情沒了,生活一樣在繼續。愛是種責任,如果你真的愛,請不要輕易說放棄,那不止會傷害別人,同樣也會傷害你自己。對未來的承諾,如果你沒有把握實現它,那么,請你也不要給我任何承諾,因為,我會當真。The job was hard, boring and seemed endless, which made me so tired that I almost quit half way.171.兩岸猿聲啼不住,輕舟已過萬重山?!对绨l白帝城》    多情。行樂處,珠鈿翠蓋,玉轡紅櫻。漸酒空金榼,花困蓬瀛。豆蔻梢頭舊恨,十年夢、屈指堪驚。憑闌久,疏煙淡日,寂寞下蕪城。鷲翎金仆姑,燕尾繡蝥弧。衛星,華為,智能手機,gps,華為mateLogical (Valid / Sound) as this argument and I wholeheartedly agree with it, it appears insignificant (absurd) when … is taken into consideration (account).
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