HASTE交易所文化生活:iPhone到底支不支持北鬥

　　北鬥是啥?

　　HASTE交易所文化生活發現大家每天都在使用手機。HASTE交易所文化生活目前的智慧型手機上,涉及到定位的功能,都會用到衛星導航系統。

　　HASTE交易所文化生活我國的北鬥衛星導航系統(BDS或Beidou)和美國GPS系統、俄羅斯格洛納斯系統(GLONASS)以及歐盟伽利略系統(Galileo),是被聯合國全球衛星導航系統國際委員會認可的全球導航衛星系統(GNSS)四大核心供應商。

　　由於四大GNSS系統之間已經開展了頻段和數據格式的兼容共用協調,目前手機產品採用的定位方案,一般都同時支持這幾個系統的衛星信號,因為並不增加任何軟硬體成本。

　　對於用戶而言,更是無所謂用哪個系統的信號。舉個例子,你使用電器,並不關心電網上的電是風電、水電、火電、核電、太陽能電,還是用愛發電。

　　還有一個知識點:北鬥官方從來沒做過手機導航和地圖App,所有冠以「北鬥」名義的導航和地圖App,全是山寨貨。

　　北鬥剛建設完成?

　　6月23日,第三代北鬥定位系統—北鬥三號的最後一顆全球組網衛星發射升空,6月30日成功定點於地球同步軌道,次日順利進入長期運行管理模式。至此,北鬥三號全球衛星導航系統30顆衛星部署完成,下一步我國將進行北鬥全系統聯調聯試。

　　在此之前,第二代北鬥定位系統—北鬥二號系統,在2012年底完成了14顆衛星的發射組網,並已面向全球提供服務。而北鬥三號系統,在2018年底建成基本系統後已經開始提供服務。

　　什麼意思呢?北鬥導航系統早就可以用了,只是之前在性能、定位精度、功能方面,還沒有滿血。

　　需要強調的是,本文涉及到的所有衛星導航系統的場景討論,僅限於手機被動接收定位信號的基礎應用。北鬥系統的其他強大功能,今天不討論。

　　我的手機是否支持北鬥?

　　前文說了,近幾年市面上的手機,均支持多個導航系統,哪顆衛星信號好就用哪個,用戶不需要糾結這個問題。

　　但是這幾天在看北鬥相關新聞時,不少媒體均提到「iPhone不支持北鬥」。而且,所有此類新聞,均沒有給出消息來源,或者確鑿的證據。

　　iPhone市場佔有率很可觀,但全系列機型都不支持北鬥,這事還是挺反直覺的。作為曾經的手機產品經理,我對這個問題產生了興趣,打算花點時間來調研一下。

　　想搞清楚這個事,有三個切入角度:

　　官方公開資料

　　第三方測試

　　硬體參數研究

　　調研就這樣愉快地開始了。然後在第一步就碰了釘子。

　　驕傲的蘋果

　　打開蘋果官方網站,選擇頂部的「iPhone」,然後在下方選擇「機型比較」,可以在三個下拉菜單中選擇從iPhone 6開始的所有機型,看他們的參數對比。

　　從這裡可以看到,從iPhone6到最新的iPhone11系列,在「蜂窩網絡和無線連接」這個類別中,關於定位的功能描述,都是「內置GPS/GNSS」。

　　前文說了,GNSS包括北鬥、GPS、格洛納斯、伽利略四大系統。蘋果的描述非常含糊,顯然是不夠的。

　　在蘋果官網上,點擊頂部的「技術支持」,然後拉到網頁最下方,點擊「資源」欄目的「技術規格」,然後在產品目錄中選擇「iPhone」,可以查看各款機型的更加詳細的技術參數。這裡可以查從iPhone 3GS開始的所有機型規格。

　　結果如下:

　　iPhone 3GS和iPhone 4支持「輔助全球衛星定位系統」(A-GPS,GPS與基站定位的結合技術)

　　iPhone 4S和iPhone 5/5s/5c、iPhone6/6P、iPhone SE在前者基礎上增加了「GLONASS定位系統」

　　iPhone6s/6sP支持「GPS、GLONASS、Galileo 和 QZSS 定位系統」

　　iPhone 7/7P、iPhone X、iPhone XS/XSMax支持「輔助 GPS、GLONASS、Galileo 和 QZSS 定位系統」

　　iPhone 8/8P、iPhone XR、iPhone11/11P/11PMax、iPhone SE2支持「內置 GPS/GNSS」

　　值得注意的是,iPhone 8和iPhone X,以及iPhone XS和iPhone XR,分別作為同代產品,射頻硬體部分完全一致,但在定位功能方面的描述不一致。

　　我嘗試另一條路:撥打蘋果400電話,諮詢蘋果官方技術支持。

　　結果並沒什麼幫助。蘋果400電話的客服人員,同樣是基於官網的上述技術規格來回答用戶。關於我的問題「文檔中沒有列出對北鬥的支持,是否可以認為該機型不支持北鬥」,400客服人員的答覆是,對於沒有寫的功能,他們無法確認是否支持。

　　不同於安卓手機廠商,蘋果對外披露的硬體信息一向有限,甚至官方從不披露過其手機的RAM內存容量。這條路看來指望不上了。

　　碰壁的第三方

　　看到這裡的讀者可能會說,你裝個App測一下iPhone是否能收到北鬥信號不就行了,搞那麼複雜幹嘛。

　　安卓手機想看所在位置的導航衛星情況,確實裝個App就可以做到。我使用的是AndroiTSGPS Test這款App,在華為某旗艦機型上運行結果如下:

　　但是iOS提供給App開發者調用的位置服務,僅包含位置數據,不包含衛星數據,所以在iPhone上,無法通過App查看當前衛星種類、信號強度等信息。App Store上GNSS View之類App,星圖信息實際上是通過網絡獲取的,並非手機和作業系統提供。

　　另一個思路,是看第三方測試報告。手機產品作為一種電子設備和網絡通訊設備,各國對其上市銷售,都是有認證測試要求的。具體的認證種類,中國是3C和CTA,美國是FCC和PTCRB,歐洲是CE和GCF。

　　但是,此類認證測試不涉及手機定位這種僅接收而不發射信號的功能單元,且認證報告沒有公眾查詢渠道。至於針對手機定位功能的單項測試,目前均由廠家和供應商自行完成,基於搜尋引擎也沒有找到類似測試結論。

　　還有一種硬核的方式,就是自己找一個微波暗室(射頻信號屏蔽室),和北鬥模擬信號源,自行完成測試。截止本文完成時,本人沒能搞定親自測試所需的設備,這個鍋就讓疫情背了吧。

　　硬體參數研究

　　手機支持不支持北鬥,說到底還是個硬體問題。最後的一招,就是從晶片功能入手研究了。

　　雖然蘋果不公布具體硬體方案,還好國內外有一些機構,會把每一代iPhone拆個底朝天,這就為我們的研究留了一條路。

　　開始這個環節之前,先上一張圖,看看手機硬體通用架構:

　　圖片來自蘋果的供應商之一Murata(村田)的官網。從圖中可以看到,手機的GNSS模塊是獨立於CPU的硬體功能。CPU接收GNSS模塊計算給出的位置數據,以及衛星相關信息。

　　在iPhone的設計中,CPU和通訊基帶由兩顆獨立的晶片承擔。CPU從iPhone 4開始採用蘋果自研的A系列,而通訊基帶供應商從早期的英飛凌,到iPhone4CDMA版本引入高通,至4S開始全面採用高通;後來iPhone7海外版引入英特爾,直至iPhoneXS全面使用英特爾。今年發布的新款機型,又將回歸高通。

　　額外提一句,英特爾的通訊基帶業務正是收購自英飛凌,而該業務在去年下半年又被蘋果收購,可以預見的是,幾年後蘋果仍會將這一方案帶回iPhone。

　　說回衛星定位的話題。部分手機廠家如華為,採用的是WiFi+藍牙+GNSS三合一的獨立晶片,而在蘋果使用的高通和英特爾基帶中,集成了GNSS模塊,WiFi+藍牙由一顆單獨的晶片負責。

　　所以,要確認iPhone是否硬體支持北鬥,就要看高通和英特爾的基帶是否支持北鬥。

　　iPhone 6至今,六代iPhone涉及到的基帶一共八款(iPhone 7、iPhone 8/X同時採用了高通和英特爾基帶),相關文檔就不一一列出了,感興趣可以自行去高通和英特爾官網查詢。直接上結論:

　　高通所有4G LTE基帶,包括iPhone用的,均支持包括北鬥在內的四家GNSS方案。

　　iPhone 7、iPhone 8/X、iPhone XS/XR到iPhone 11/SE2這四代,使用的英特爾基帶分別為XMM系列的7360、7480、7560、7660。後兩款在官網的product brief中,明確表示支持包括北鬥在內的四家GNSS方案,而前兩款定位功能部分沒有具體信息。遺憾的是,由於被蘋果收購,英特爾官網上的XMM系列晶片,詳細技術文檔均已隱藏。

　　但好在XMM 7360這款晶片,被用於Fibocom L850-GL這款LTE模塊,後者廣泛用於聯想、戴爾、惠普等多款筆記本產品。這款模塊在Fibocom官網上有詳細參數,支持包括北鬥在內的四家GNSS方案。

　　英特爾同系列的四代晶片,前後都支持北鬥,沒道理7480這一代不支持。

　　所以我們可以說,所有4G階段的iPhone,硬體都是支持北鬥的。而正如前面舉的風電水電的例子,CPU直接從基帶獲取位置信息,並不關心這個位置是通過哪個衛星系統的信號運算得出的。

　　但這是否意味著,這些iPhone使用了北鬥的衛星信號?

　　根據我的一位前同事提供的信息,蘋果內部的文檔系統表明,由於某些性能問題(可能來自於衛星系統或手機射頻前端),在iPhone的部分舊機型上,蘋果要求基帶廠商修改軟體屏蔽了北鬥的數據。

　　通俗的說,iPhone在這些機型上,可以接收北鬥信號,但基帶軟體在計算位置時,不會考慮來自北鬥衛星的數據。這樣的修改具體涉及哪些機型,他沒能給出。

　　但他表示,iPhone11這一代,是明確可以使用北鬥信號的。

　　結論

　　受限於時間和條件,這是個不完美的研究。但綜合多方資料,我們至少可以得出如下結論:

　　目前廣為流傳的「iPhone不支持北鬥」這個觀點是錯誤的。至少,iPhone 11系列是支持北鬥的。至於其他機型,我的答案是「無法確定」。

　　所有4G的iPhone機型,硬體都是支持北鬥的接收和運算的。至於未來官方是否會通過基帶軟體升級解鎖北鬥信號,我並不樂觀,因為這涉及到一系列測試和額外工作。

　　在北鬥三代完成聯調測試後,北鬥的定位性能將明顯優於其他三家系統,且iPhone今年發布的新品將回歸高通基帶,因此後續iPhone機型對北鬥的支持,無需擔心。