導(dǎo)讀：早期概念興起時，手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)只在科考等特殊領(lǐng)域形成了產(chǎn)業(yè)體系，并沒有走進(jìn)千家萬戶。 近年來，隨著隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是衛(wèi)星和芯片技術(shù)的突破，低成本化的手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)成為可能。
（文/張家棟 編輯/周遠(yuǎn)方）
近日，“手機(jī)直連衛(wèi)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(fā)布的旗艦款手機(jī)上配置相關(guān)功能。一時間，手機(jī)能不能連接衛(wèi)星似乎成為了手機(jī)性能PK的指標(biāo)之一。
“手機(jī)直連衛(wèi)星”并非新興技術(shù)，早在上世紀(jì)80年代時已經(jīng)有比較大型的終端機(jī)可以與衛(wèi)星進(jìn)行通信，上世紀(jì)80年代末美國推出的銥星（IRIDIUM）衛(wèi)星移動通信星座系統(tǒng)，就有類似“大哥大”的衛(wèi)星電話，不能算是消費(fèi)級手機(jī)。
何時走入百姓家？
不過在當(dāng)時，一些技術(shù)瓶頸限制了這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)入大眾消費(fèi)者的視野。功能相對單一，資費(fèi)高昂，實(shí)際使用的頻率并不高。所以，早期概念興起時，這項(xiàng)技術(shù)只在科考等特殊領(lǐng)域形成了產(chǎn)業(yè)體系，并沒有走進(jìn)千家萬戶。
近年來，隨著隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是衛(wèi)星和芯片技術(shù)的突破，情況大有改觀。
銀河航天星座通信系統(tǒng)架構(gòu)師林廣榮在接受觀察者網(wǎng)采訪時表示，“目前，衛(wèi)星成本的降低與地面終端（如手機(jī)）的不斷進(jìn)化，為手機(jī)連接衛(wèi)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(jī)直連衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急情況下的短報文通信，距離消費(fèi)用戶心目中的暢行‘上網(wǎng)’還比較遙遠(yuǎn)，還有很多問題需要解決。比如需要完成針對手機(jī)的低軌通信星座系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)，就好比5G手機(jī)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(xié)調(diào)、高性能的衛(wèi)星、手機(jī)天線的小型化設(shè)計，以及如何和地面通信標(biāo)準(zhǔn)盡量兼容等一系列問題”。
當(dāng)下，華為、蘋果等公司的手機(jī)直連衛(wèi)星完成了從0到1的跨越，手機(jī)廠商的紛紛入局，也將拉動更多終端產(chǎn)業(yè)鏈開始關(guān)注衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。
林廣榮認(rèn)為，“未來，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面網(wǎng)絡(luò)可能不再是兩個完全獨(dú)立發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)。終端和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)廠商加快研發(fā)更高效的衛(wèi)星通信功能作為產(chǎn)品賣點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運(yùn)營企業(yè)也將加快探索新的應(yīng)用場景，整個衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的市場空間有望進(jìn)一步打開。”
在此基礎(chǔ)上，地面網(wǎng)絡(luò)的的基站也將不再成為依賴。類似與傳統(tǒng)手機(jī)需要依靠地面4G或5G基站實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，手機(jī)直連衛(wèi)星的概念，相當(dāng)于將5G基站搬到了衛(wèi)星上，衛(wèi)星再通過大覆蓋范圍的優(yōu)勢，直接接收和轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，并對信號進(jìn)行放大，從而實(shí)現(xiàn)地面手機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接。
面向未來，地面的二維網(wǎng)絡(luò)逐步被擴(kuò)展成立體的三維網(wǎng)絡(luò)，建立起空、天、地、海泛在移動通信網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)天地一體的“智能泛在”網(wǎng)絡(luò)。
在這個三維網(wǎng)絡(luò)中，衛(wèi)星成了新的“太空基站”，同時由3GPP主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)化工作也使衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)形成了技術(shù)融合后，運(yùn)營商將會更多的在自己的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中使用衛(wèi)星的手段增強(qiáng)其網(wǎng)絡(luò)能力，“太空基站”等天基設(shè)施在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的占比也會逐漸上升。
不過，銀河航天表示，這種轉(zhuǎn)變?nèi)允且粋�非常長遠(yuǎn)的概念。要真正做到“直連衛(wèi)星”，手機(jī)要走的路其實(shí)還很長，衛(wèi)星的技術(shù)進(jìn)步也是關(guān)鍵因素之一。未來，直連衛(wèi)星的手機(jī)將成為天地一體化融合網(wǎng)絡(luò)的一部分，整個通信的市場格局也將從純地面擴(kuò)展到“地面+太空”。
而解決上述問題的關(guān)鍵，則分散在手機(jī)側(cè)與衛(wèi)星側(cè)——兩個終端。
更精細(xì)的“動中通”
觀察者網(wǎng)此前曾報道車載“動中通”的進(jìn)展，“動中通”是指衛(wèi)星終端可以在移動中進(jìn)行通信，手機(jī)與衛(wèi)星的直連，也可以歸類為“動中通”技術(shù)的一種。
針對手機(jī)直連衛(wèi)星，林廣榮向觀察者網(wǎng)解釋了手機(jī)端的技術(shù)難點(diǎn)，“目前來看，要實(shí)現(xiàn)這一能力的技術(shù)門檻并不低。要將衛(wèi)星通信實(shí)現(xiàn)到手機(jī)終端中，首先要在保證一定通信速率的前提下，實(shí)現(xiàn)終端的小型化和輕量化。假如需要將Ka/Ku等高頻段高速衛(wèi)星通信集成進(jìn)手機(jī)，天線射頻的尺寸、重量等目前都無法滿足手機(jī)這么小的終端要求，這些都是非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。其次，手機(jī)要發(fā)射信號到衛(wèi)星，尤其是高頻通信，信號會有較大衰減；在持續(xù)高速通信條件下，耗電很大，會導(dǎo)致手機(jī)很快就沒電。此外，手機(jī)終端的標(biāo)準(zhǔn)化也非常重要，它決定了整個產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)欠衲軌蚪y(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，通過規(guī)模量產(chǎn)極大降低終端成本，讓衛(wèi)星手機(jī)走進(jìn)千家萬戶。因此需要衛(wèi)星業(yè)界與地面移動產(chǎn)業(yè)界通力合作，讓衛(wèi)星與地面通信盡可能融合和標(biāo)準(zhǔn)化”。
相較于汽車衛(wèi)星通訊對終端的尺寸、重量和功耗更加寬松的要求，手機(jī)的便攜性需求，使其對于地面終端硬件的需求更為嚴(yán)苛。
從當(dāng)前能夠直連手機(jī)的衛(wèi)星和5G NTN（NTN指的是非地面網(wǎng)絡(luò)）標(biāo)準(zhǔn)還處于僅支持窄帶通信的階段來看，手機(jī)端的多頻段、小尺寸手機(jī)天線和射頻模組等研發(fā)還有很長的路要走。
而在衛(wèi)星側(cè)，要達(dá)到娛樂化的寬帶通信能力，則取決于衛(wèi)星能力。由于手機(jī)受限于用戶體驗(yàn)，不可能安裝巨大的天線或大功率電池，這就需要衛(wèi)星來彌補(bǔ)這一技術(shù)要求。包括讓衛(wèi)星的天線增益更高、通信功率更強(qiáng)等。
近期AST SpaceMobile發(fā)射的BlueWalker-3衛(wèi)星的相控陣天線徹底展開后能達(dá)到64.4平方米。銀河航天則已經(jīng)完成星載瓦式毫米波多波束相控陣的研制，令衛(wèi)星終端尺寸和重量已經(jīng)大幅下降。
統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)源于政策支持
由于目前不同手機(jī)運(yùn)營商之間的打造模式不同，商業(yè)企業(yè)間發(fā)展的衛(wèi)星種類也不盡相同。所以，“應(yīng)用場景包括通信、高精度導(dǎo)航定位等。不同功能的衛(wèi)星未來應(yīng)該會存在各自的標(biāo)準(zhǔn)。”林廣榮對觀察者網(wǎng)表示。
但他同時也提到，“對通信衛(wèi)星來說，未來手機(jī)直連衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)訪問互聯(lián)網(wǎng)，已不僅僅是衛(wèi)星之間的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，而是意味著整個衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)體系需要盡量和地面網(wǎng)絡(luò)體系互相兼容。這其中包括統(tǒng)一兼容的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、相近但參數(shù)選擇不同的信號波形和空口體制、標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)間接口等，才能保證衛(wèi)星和地面通信系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，并充分利用地面通信的產(chǎn)業(yè)鏈體系降低整體建設(shè)成本，擴(kuò)大用戶市場”。
統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)意味著需要政策端的支持。
目前，適合手機(jī)直連衛(wèi)星的是UHF、L和S頻段，其中只有少量頻譜資源可用于衛(wèi)星系統(tǒng)，大部分頻率為地面移動通信使用。而要實(shí)現(xiàn)手機(jī)直連衛(wèi)星寬帶通信，便需要突破現(xiàn)有規(guī)則，即準(zhǔn)許在衛(wèi)星頻段部署地面網(wǎng)絡(luò)，也準(zhǔn)許在地面移動通信頻段部署衛(wèi)星系統(tǒng)。
而針對天地一體化運(yùn)營的新模式，銀河航天則認(rèn)為，在國內(nèi)政策尚未確定之前，可以借鑒海外采取的“國內(nèi)建網(wǎng)、海外運(yùn)營”模式。
盡管有聲音稱手機(jī)直連衛(wèi)星在短期內(nèi)只能作為地面基站的補(bǔ)充，但大多數(shù)業(yè)內(nèi)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(guān)企業(yè)始終未曾停下腳步。
