“手機直連衛星”真正實現天地一體的網絡，還有多久？

導讀：早期概念興起時，手機直連衛星技術只在科考等特殊領域形成了產業體系，并沒有走進千家萬戶。 近年來，隨著隨著通信技術的不斷發展，尤其是衛星和芯片技術的突破，低成本化的手機直連衛星技術成為可能。

（文/張家棟 編輯/周遠方）

近日，“手機直連衛星”的概念很熱。

9月，華為和蘋果公司分別宣布，在其各自最新發布的旗艦款手機上配置相關功能。一時間，手機能不能連接衛星似乎成為了手機性能PK的指標之一。

“手機直連衛星”并非新興技術，早在上世紀80年代時已經有比較大型的終端機可以與衛星進行通信，上世紀80年代末美國推出的銥星（IRIDIUM）衛星移動通信星座系統，就有類似“大哥大”的衛星電話，不能算是消費級手機。

何時走入百姓家？

不過在當時，一些技術瓶頸限制了這項技術進入大眾消費者的視野。功能相對單一，資費高昂，實際使用的頻率并不高。所以，早期概念興起時，這項技術只在科考等特殊領域形成了產業體系，并沒有走進千家萬戶。

近年來，隨著隨著通信技術的不斷發展，尤其是衛星和芯片技術的突破，情況大有改觀。

銀河航天自主研制的低軌寬帶通信衛星 圖源：銀河航天

銀河航天星座通信系統架構師林廣榮在接受觀察者網采訪時表示，“目前，衛星成本的降低與地面終端（如手機）的不斷進化，為手機連接衛星的低成本化提供了可能”。

但他同時指出，“近期報道的智能手機直連衛星實現了應急情況下的短報文通信，距離消費用戶心目中的暢行‘上網’還比較遙遠，還有很多問題需要解決。比如需要完成針對手機的低軌通信星座系統的設計和建設，就好比5G手機要有信號，首先要在周邊建好5G基站一樣。這就需要解決頻率資源協調、高性能的衛星、手機天線的小型化設計，以及如何和地面通信標準盡量兼容等一系列問題”。

當下，華為、蘋果等公司的手機直連衛星完成了從0到1的跨越，手機廠商的紛紛入局，也將拉動更多終端產業鏈開始關注衛星互聯網。

林廣榮認為，“未來，衛星網絡和地面網絡可能不再是兩個完全獨立發展的網絡。終端和網絡系統廠商加快研發更高效的衛星通信功能作為產品賣點，網絡服務運營企業也將加快探索新的應用場景，整個衛星互聯網產業的市場空間有望進一步打開。”

銀河航天批量研制的低軌寬帶通信衛星 圖源：銀河航天

在此基礎上，地面網絡的的基站也將不再成為依賴。類似與傳統手機需要依靠地面4G或5G基站實現網絡連接，手機直連衛星的概念，相當于將5G基站搬到了衛星上，衛星再通過大覆蓋范圍的優勢，直接接收和轉發無線電信號，并對信號進行放大，從而實現地面手機的網絡連接。

面向未來，地面的二維網絡逐步被擴展成立體的三維網絡，建立起空、天、地、海泛在移動通信網，最終實現天地一體的“智能泛在”網絡。

在這個三維網絡中，衛星成了新的“太空基站”，同時由3GPP主導的標準化工作也使衛星網絡和地面蜂窩網絡形成了技術融合后，運營商將會更多的在自己的網絡建設中使用衛星的手段增強其網絡能力，“太空基站”等天基設施在運營商網絡中的占比也會逐漸上升。

不過，銀河航天表示，這種轉變仍是一個非常長遠的概念。要真正做到“直連衛星”，手機要走的路其實還很長，衛星的技術進步也是關鍵因素之一。未來，直連衛星的手機將成為天地一體化融合網絡的一部分，整個通信的市場格局也將從純地面擴展到“地面+太空”。

而解決上述問題的關鍵，則分散在手機側與衛星側——兩個終端。

更精細的“動中通”

觀察者網此前曾報道車載“動中通”的進展，“動中通”是指衛星終端可以在移動中進行通信，手機與衛星的直連，也可以歸類為“動中通”技術的一種。

針對手機直連衛星，林廣榮向觀察者網解釋了手機端的技術難點，“目前來看，要實現這一能力的技術門檻并不低。要將衛星通信實現到手機終端中，首先要在保證一定通信速率的前提下，實現終端的小型化和輕量化。假如需要將Ka/Ku等高頻段高速衛星通信集成進手機，天線射頻的尺寸、重量等目前都無法滿足手機這么小的終端要求，這些都是非常嚴峻的挑戰。其次，手機要發射信號到衛星，尤其是高頻通信，信號會有較大衰減；在持續高速通信條件下，耗電很大，會導致手機很快就沒電。此外，手機終端的標準化也非常重要，它決定了整個產業鏈是否能夠統一標準，通過規模量產極大降低終端成本，讓衛星手機走進千家萬戶。因此需要衛星業界與地面移動產業界通力合作，讓衛星與地面通信盡可能融合和標準化”。

相較于汽車衛星通訊對終端的尺寸、重量和功耗更加寬松的要求，手機的便攜性需求，使其對于地面終端硬件的需求更為嚴苛。

長征二號丙運載火箭將銀河航天02批六顆低軌寬帶通信衛星送入預定軌道 圖源：銀河航天

從當前能夠直連手機的衛星和5G NTN（NTN指的是非地面網絡）標準還處于僅支持窄帶通信的階段來看，手機端的多頻段、小尺寸手機天線和射頻模組等研發還有很長的路要走。

而在衛星側，要達到娛樂化的寬帶通信能力，則取決于衛星能力。由于手機受限于用戶體驗，不可能安裝巨大的天線或大功率電池，這就需要衛星來彌補這一技術要求。包括讓衛星的天線增益更高、通信功率更強等。

近期AST SpaceMobile發射的BlueWalker3衛星的相控陣天線徹底展開后能達到64.4平方米。銀河航天則已經完成星載瓦式毫米波多波束相控陣的研制，令衛星終端尺寸和重量已經大幅下降。

統一標準源于政策支持

由于目前不同手機運營商之間的打造模式不同，商業企業間發展的衛星種類也不盡相同。所以，“應用場景包括通信、高精度導航定位等。不同功能的衛星未來應該會存在各自的標準。”林廣榮對觀察者網表示。

但他同時也提到，“對通信衛星來說，未來手機直連衛星實現訪問互聯網，已不僅僅是衛星之間的標準統一，而是意味著整個衛星互聯網體系需要盡量和地面網絡體系互相兼容。這其中包括統一兼容的網絡架構、相近但參數選擇不同的信號波形和空口體制、標準的系統間接口等，才能保證衛星和地面通信系統間的互聯互通，并充分利用地面通信的產業鏈體系降低整體建設成本，擴大用戶市場”。

統一的網絡架構意味著需要政策端的支持。

目前，適合手機直連衛星的是UHF、L和S頻段，其中只有少量頻譜資源可用于衛星系統，大部分頻率為地面移動通信使用。而要實現手機直連衛星寬帶通信，便需要突破現有規則，即準許在衛星頻段部署地面網絡，也準許在地面移動通信頻段部署衛星系統。

而針對天地一體化運營的新模式，銀河航天則認為，在國內政策尚未確定之前，可以借鑒海外采取的“國內建網、海外運營”模式。

盡管有聲音稱手機直連衛星在短期內只能作為地面基站的補充，但大多數業內人士仍普遍對該市場的前景較為看好。

在“捅破天”的前路上，中國相關企業始終未曾停下腳步。