本文來自微信公眾號(hào)“電子發(fā)燒友網(wǎng)”，作者/黃山明?。
2022年秋季，華為和蘋果相繼發(fā)布了Mate 50系列以及iPhone 14系列，它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)，都將衛(wèi)星通訊作為發(fā)布會(huì)的重點(diǎn)，讓手機(jī)可以直接連接衛(wèi)星。而在近期，有消息稱，華為會(huì)參加今年MWC2023大會(huì)，并將在大會(huì)中亮相的新機(jī)上搭載第二代北斗衛(wèi)星通信技術(shù)，語音通信和雙向互發(fā)短信功能。
讓手機(jī)用上衛(wèi)星通信
在手機(jī)上使用衛(wèi)星通信其實(shí)并不算新技術(shù)，上世紀(jì)70-80年代，衛(wèi)星通信技術(shù)剛剛誕生之際，便已經(jīng)開始用于電視和廣播信號(hào)的轉(zhuǎn)播，同時(shí)還有一些電話、傳真及電報(bào)的需求。
到了80年代末90年代初，知名手機(jī)廠商摩托羅拉推出了一項(xiàng)銥星計(jì)劃，該計(jì)劃便主要以衛(wèi)星通話為主。不過在最開始時(shí)，其數(shù)據(jù)傳輸速率僅為2.4Kbps，在這種速率下，能夠聽清楚對(duì)方說的是什么已經(jīng)很勉強(qiáng)了。
這時(shí)，一項(xiàng)VSAT技術(shù)開始廣為普及。所謂VAST，即甚小孔徑終端，可以用0.3-2.4m的接收終端與衛(wèi)星進(jìn)行通信，該技術(shù)擁有組網(wǎng)靈活、成本低、應(yīng)用多、安裝操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。到1988年，原中國(guó)通信廣播衛(wèi)星公司引進(jìn)國(guó)外通信設(shè)備，建成我國(guó)第一個(gè)VSAT通信網(wǎng)。
到后來，隨著國(guó)內(nèi)無線尋呼網(wǎng)、證券信息廣播，甚至遠(yuǎn)洋船用通信、飛機(jī)通信乃至救援應(yīng)急通信都用上了VSAT。衛(wèi)星設(shè)備的不斷小型化，讓智能手機(jī)使用衛(wèi)星通信成為了可能。
中國(guó)電信在2017年便成立了衛(wèi)星通信分公司，專門從事衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)，并發(fā)射了“天通一號(hào)”系列衛(wèi)星，其他公司如中國(guó)衛(wèi)通、中信衛(wèi)星等企業(yè)，也都開始在國(guó)內(nèi)布局衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)。
與此同時(shí)，在全球范圍內(nèi)，移動(dòng)通信技術(shù)（3G、4G、5G）所覆蓋的陸地范圍僅為30%，許多人跡罕至的地方無法覆蓋，比如在海上航運(yùn)中遇到緊急情況，或開車在無人隔壁中爆胎或沒油了，都能借助衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送包含地理位置信息的求救信號(hào)或者通信。
當(dāng)然想使用普通手機(jī)直接與衛(wèi)星進(jìn)行通信，還有許多的困難與問題，目前的解決方案大多選擇采用專用的衛(wèi)星終端設(shè)備進(jìn)行通信，并且大多是以低軌衛(wèi)星為主，與其它衛(wèi)星相比，低軌衛(wèi)星傳輸延時(shí)短、路徑損耗小。
即便如此，目前手機(jī)中的微信通信成本還是比較昂貴的。不同于日常使用的定位服務(wù)，衛(wèi)星通信將對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)帶來更高的負(fù)載，也意味著更高的成本，想要持續(xù)穩(wěn)定的供應(yīng)這項(xiàng)服務(wù)，收費(fèi)不可避免。
以iPhone 14為例，該款手機(jī)用戶能夠享受到兩年的免費(fèi)衛(wèi)星通信服務(wù)，但后續(xù)還是需要付費(fèi)，該項(xiàng)服務(wù)的訂閱價(jià)格為每個(gè)月4.99美元（約合人民幣34.39元）。
雖然價(jià)格稍貴，但對(duì)于某些人群而言，或許就是必備的選項(xiàng)。近日據(jù)新華網(wǎng)報(bào)道，有一名驢友在內(nèi)蒙古貢格爾草原徒步時(shí)走散，所幸通過華為Mate50系列成功發(fā)送一條衛(wèi)星求救短信，最后才被找到。
對(duì)于普通人而言，衛(wèi)星通信并不適用于日常通信，絕大多數(shù)人買回來基本一次也不會(huì)用到。但就像華為常務(wù)董事余承東曾經(jīng)所言，這個(gè)功能日常幾乎用不到，但可能一生用一次，一次續(xù)一生，在關(guān)鍵時(shí)候發(fā)揮很重要的作用。
各廠商紛紛入局衛(wèi)星通信，背后或與6G有關(guān)
不止是華為、蘋果等廠商，目前從市場(chǎng)中收集到的信息來看，已經(jīng)有不少企業(yè)正在準(zhǔn)備進(jìn)入到衛(wèi)星通信市場(chǎng)，比如中興、摩托羅拉、魅族、榮耀等。而華為此次新機(jī)有望搭載第二代北斗衛(wèi)星通信技術(shù)，相比第一代，不僅能雙向收發(fā)短信，還支持語音短信和短時(shí)間的語音通話，足以擴(kuò)展更多的使用場(chǎng)景。
除了手機(jī)廠商以外，包括高通、聯(lián)發(fā)科等芯片廠商也紛紛推出了衛(wèi)星通信解決方案。比如聯(lián)發(fā)科將基于標(biāo)準(zhǔn)的3GPP 5G非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）解決方案為智能手機(jī)等設(shè)備提供雙向衛(wèi)星通信支持，采用其非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）解決方案的新型設(shè)備和下一代NR-NTN技術(shù)也將在近期亮相。
從市場(chǎng)規(guī)模來看，數(shù)據(jù)顯示，2015年-2021年中國(guó)衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)規(guī)?？傊的陱?fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到8.7%，預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模近800億元。
不過對(duì)于用戶而言，手機(jī)衛(wèi)星通信技術(shù)顯然是一個(gè)極低頻應(yīng)用，最多只能作為一種備用的應(yīng)急救援功能。甚至此前只能向衛(wèi)星發(fā)送短信，而且還無法接收到衛(wèi)星的信息。即便是下一代能夠進(jìn)行雙向通信，并且可以進(jìn)行短暫的語音通話，但日常生活中基本也不會(huì)用到。
但這些廠商卻積極布局手機(jī)衛(wèi)星通信技術(shù)，其實(shí)對(duì)于許多有需求的人士而言，已經(jīng)有成熟的衛(wèi)星電話產(chǎn)品可供選擇。那是因?yàn)閷?duì)于企業(yè)、運(yùn)營(yíng)商而言，這項(xiàng)技術(shù)或許將關(guān)乎著未來6G技術(shù)的發(fā)展。
在我國(guó)發(fā)布的《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)》中已明確指出，6G將實(shí)現(xiàn)空天地一體化的全球無縫覆蓋，而星地一體融合組網(wǎng)技術(shù)也將成為6G網(wǎng)絡(luò)最重要的潛在技術(shù)之一。
隨著通信速率的不斷提升，5G目前所需要的基站數(shù)量已經(jīng)是4G時(shí)代的數(shù)倍以上，同時(shí)還需要考慮空間障礙等影響，基站的建設(shè)也將更加密集。而6G相比5G將在傳輸速率上再進(jìn)一步，如果依然使用地面基站，意味著基站數(shù)量將達(dá)到一個(gè)夸張的數(shù)字，在成本、能耗上也將是一個(gè)巨大的開支。
因此6G技術(shù)使用衛(wèi)星通信，依靠不同軌道、不同種類、不同性能的通信衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)手機(jī)信號(hào)全球覆蓋，可以做到任何地方都有網(wǎng)絡(luò)，再也不用擔(dān)心沒有信號(hào)以及網(wǎng)絡(luò)差的問題。
當(dāng)前的手機(jī)衛(wèi)星通信技術(shù)方案主要有三個(gè)，第一個(gè)是采用專用衛(wèi)星頻段，不更改衛(wèi)星終端的方式，可以用普通手機(jī)直接連接。比如銥星、全球星、天通一號(hào)、歐星舒拉亞、海事衛(wèi)星為主流支持衛(wèi)星電話服務(wù)的星座。
并且為了彌補(bǔ)普通手機(jī)發(fā)射功率不足的問題，如iPhone 14還使用了波束成形、定向天線陣列以及直觀的方向指示界面，來根據(jù)提示找到衛(wèi)星的方位從而與衛(wèi)星進(jìn)行通信。
第二種方式則是不修改手機(jī)的發(fā)射功率，而是更改衛(wèi)星的信號(hào)接收靈敏度。因?yàn)槭澜绺鲊?guó)的監(jiān)管部門，規(guī)定了手機(jī)最大發(fā)射功率，即便排除這個(gè)因素，過高的手機(jī)發(fā)射功率所釋放的電磁輻射對(duì)人體也將造成一定損傷。因此有些公司便給衛(wèi)星添加了大面積的接收天線，來提升衛(wèi)星的信號(hào)接收靈敏度。
目前這一方案主要由國(guó)外公司主導(dǎo)，如AST Spacemobile、Lynk、Starlink等。其中Starlink與美國(guó)無線運(yùn)營(yíng)商T-mobile已宣布達(dá)成技術(shù)合作，將在2023年為美國(guó)部分地區(qū)移動(dòng)用戶提供手機(jī)衛(wèi)星直連服務(wù)。
第三種方案則是采用3GPP新衛(wèi)星通信頻段標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)衛(wèi)星和終端都進(jìn)行改動(dòng)。2022年8月聯(lián)發(fā)科和羅德與施瓦茨公司合作，在低軌道衛(wèi)星信道上模擬向5G基站（gNB）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試，已率先在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)將智能手機(jī)接入5G NTN，此次在MWC上也將看到聯(lián)發(fā)科所帶來的最新技術(shù)成果。
隨著3GPP R17標(biāo)準(zhǔn)化工作推進(jìn)、NTN衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施和衛(wèi)星星座建設(shè)，這種方案或?qū)⒊蔀槲磥硎謾C(jī)衛(wèi)星通信的主流，甚至進(jìn)一步成為6G技術(shù)的雛形。
寫在最后
對(duì)于用戶而言，手機(jī)衛(wèi)星通信是一個(gè)極低頻的應(yīng)用，并且想要長(zhǎng)時(shí)間使用還需要付出額外的費(fèi)用。但對(duì)于企業(yè)而言，手機(jī)衛(wèi)星通信，不僅僅只是一個(gè)賣點(diǎn)，更是提前應(yīng)對(duì)6G技術(shù)的預(yù)演。誰先掌握了6G，意味著誰就將主導(dǎo)未來通信市場(chǎng)的10年。
