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  • 1 # 科技前緣號角

    你好,我來為你解答這個問題。

    WIFI衛星這個不是什麼新鮮想法,讓我看看牛人們的衛星計劃:

    SpaceX CEO馬斯克在2015年就宣佈星鏈”計劃,要為全世界人民提供網際網路接入服務,計劃在2019年到2024的6年間,在外太空搭建由大約1.2萬顆衛星組成的“星鏈”網路,向地球提供網速達到1Gbps 的網際網路接入服務,如果“星鏈”網路計劃可以完成,則可向全球提供可與光纖網路相媲美的寬頻服務。

    同樣,Facebook 推出了大型太陽能無人機,從天上發出無線訊號,不過後邊這項計劃失敗了。看看V型無人機如下圖:

    谷歌則選擇高空熱氣球,試圖利用高空熱氣球,在天上不間斷地提供免費無線網服務,如下圖:

    貝索斯旗下公司著手未來一段時間通過幾百顆上網衛星組成行動網路,可以對地球實現無差別覆蓋。以後,即使手機訊號覆蓋不到的地方,也會有高速可用的無線網路。

    可見wifi衛星並不是不能實現,而是我們已經在路上了。

  • 2 # 強國製造

    Wi-Fi衛星實現的可能性!首先我們來看一下衛星Wi-Fi和Wi-Fi衛星的區別。(1)第一類是Wi-Fi衛星,即利用空間段衛星直接播發Wi-Fi訊號,終端或使用者可以直接接入衛星,享受Wi-Fi服務。

    Wi-Fi衛星體制

    (2)第二類是衛星Wi-Fi,即以衛星為遠距離中繼傳輸的手段或通道,透過在地面段衛星終端接收資料、Wi-Fi基站發射的方式,進行熱點覆蓋提供Wi-Fi服務。本質上衛星與基站之間仍採用寬頻衛星通訊方式,Wi-Fi通訊僅存在地面傳輸階段,與常規的商業Wi-Fi網路沒有什麼區別。

    衛星Wi-Fi體制

    目前比較火熱的starlink衛星Wi-Fi,國內的虹雲工程,或者之前的outnet計劃均屬於第二種,需要地面基站的參與,而並非手機終端直接接入衛星進行Wi-Fi訊號傳輸。這種實質上只需結合衛星寬頻通訊技術和地面Wi-Fi技術即可實現,沒有很大的技術難點。

    那麼我們主要來看一下所謂的Wi-Fi衛星實現的難點。

    技術難點

    (1)現有的2.4Ghz和5GHz的Wi-Fi網路頻率不在大氣視窗之中,透過衛星的方式進行通訊傳輸衰減比較大。有人說只要功率足夠大,理論上是可行的。意味著衛星上需要產生大功率的訊號才行。所以,衛星能量從哪裡來是一個問題?理論上來說,現有的WIFI技術不能夠直接在星地通訊中進行使用。

    我們知道S波段在透過大氣層的時候衰減很嚴重,本來就不是好的星地通訊波段,而且受限於頻寬和傳輸速率,能夠支援的業務量也是有限的。可如果換用更好的Ku、Ka波段,Wi-Fi裝置又不能直接使用。地面上放棄便宜成熟的2.4GHz裝置,換用Ku、Ka波段裝置又是不小的一筆投資。

    (2)衛星的發射功率可以做的很強大,能夠被地面使用者的手持裝置給接收到;但反之,地面上使用的使用者的手持裝置發射功率,是否能夠到達天上的“衛星路由器”呢?網路是一個雙向通訊的過程,雙方要相互傳輸資料、建立連線,才能實現我們平時最基本的網頁瀏覽。否則,我相當懷疑這個專案最後只是類似於“Wi-Fi廣播”,即接受裝置的資訊格式都是已經規劃好的了,只能單向接收,並不能自由訪問網際網路。

    (3)受限於夏農定理。C=Wlog2(1+S/N)

    資訊傳輸速度與頻寬和信噪比成正比,但是由於頻寬非常寶貴,資源有限,且功率不可能無限大,因此就算使用衛星這麼高大上的裝置,傳輸速度也有限。

    (4)網路的傳輸能力是受到基礎物理學的限制,也即是無線頻率越高,每秒的傳輸能力越強,但是傳輸的距離也會變得越近。反之,無線頻率越低,每秒的傳輸能力越弱,但是傳輸的距離也會變得越遠。假設在同等技術水平之下,要想實現更強大的傳輸能力,就需要採用更高的無線頻率,那麼必然要犧牲傳輸的距離。

    (5)距離與延時。一般網路應用,除了對通訊速率有要求外,還對延遲有要求,特別是一些快節奏的網遊。這就要求衛星軌道不能太高,來回距離太遠,延時大。低軌衛星公轉週期小,所以需要很多衛星組成星座才能滿足需要(比如銥星和GPS)。然後還需要搭配高難度的星間中繼。那麼使用者在不同衛星或不同波束之間的軟切換如何解決。

    綜上,我們努力去做,還是能實現這個系統的。不過這個系統花費太大,不怎麼合算,成本還不如鋪設現有的光纜網。

    非技術難點

    (1)頻率資源受到傳輸距離等天然的限制, WiFi衛星無法大規模高峰值提供服務。一旦面向全民免費,很可能會造成網路癱瘓。透過衛星上網歷來就是非常昂貴的,比如現在透過衛星上網(航海、飛機上),其頻寬是極其昂貴的。

    (2)成百上千顆衛星發射與維護問題、成本問題

    (3)需求問題。地面行動網路比較成熟,更適合偏遠地區或者軍方領域。

    因此,如果要建設真正的Wi-Fi衛星系統,還是存在巨大的困難的。然而既然多年前銥星可以客服重重困難實現建設,如今技術發展如此迅速,有朝一日能夠解決這些問題也是有極大可能的,建設一個可以覆蓋全球的Wi-Fi衛星系統還是很值得我們期待的。

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