“手機(jī)直連衛(wèi)星”是這兩年炙手可熱的概念。
2022年SpaceX的埃隆?馬斯克與T-Mobile的邁克?西弗特聯(lián)合對外宣布，2023年T-Mobile的用戶將有機(jī)會使用自己的手機(jī)直連SpaceX的Starlink（星鏈）二代衛(wèi)星，解決移動網(wǎng)絡(luò)無所不在的覆蓋問題；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)上配置手機(jī)衛(wèi)星通信相關(guān)功能。
今年開年，在美國得克薩斯州的AST太空網(wǎng)絡(luò)寬帶服務(wù)公司也計劃要填補(bǔ)手機(jī)市場這塊空白。在AT&T和Vodafone的支持下，AST太空網(wǎng)絡(luò)寬帶服務(wù)公司正在研發(fā)一種技術(shù)，讓手機(jī)直接同衛(wèi)星連接，打電話或用5G速度使用數(shù)據(jù)。
不過，概念的火熱并不代表技術(shù)的成熟，“手機(jī)+衛(wèi)星”想要走進(jìn)尋常百姓家，或許還有一段不小的距離。
炙手可熱的手機(jī)衛(wèi)星通信
衛(wèi)星通信就是地球上——包括地面和低層大氣中——的無線電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信。簡單來說，就是地球上的終端設(shè)備（手機(jī)）直接連接太空里的衛(wèi)星，進(jìn)行通信。那么，為什么在5G已然如此強(qiáng)大的情況下，還需要手機(jī)直連衛(wèi)星進(jìn)行通信？
要知道，現(xiàn)有的地面移動通信僅覆蓋地球表面的10%。在人口密度低、回報價值低的偏遠(yuǎn)地區(qū)，網(wǎng)絡(luò)部署成本高昂、性價比低，而且容易受地形和地質(zhì)災(zāi)害影響。在手機(jī)上引入衛(wèi)星通信技術(shù)，能夠與其形成互補(bǔ)。
雖然在使用手機(jī)上，未引入衛(wèi)星通信技術(shù)與在引入衛(wèi)星通信技術(shù)并無太大不同，我們也是發(fā)送一樣的短信和文字信息，和我們過去發(fā)的短信和文字信息并沒有什么不同。但差異就在于，如果我們的手機(jī)沒有插SIM卡，依靠手機(jī)衛(wèi)星通信技術(shù)，即便是在塔克拉瑪干大沙漠的無人區(qū)這樣的手機(jī)完全沒有信號的地方，我們也可以把短信成功發(fā)送出去。
當(dāng)可用資源有限時，災(zāi)難隨時可能出現(xiàn)時，通過手機(jī)直連衛(wèi)星通信的意義重大，衛(wèi)星通信具有“站得高、覆蓋廣”的天然優(yōu)勢，不僅可以覆蓋森林、沙漠、海洋等區(qū)域，還能在災(zāi)難發(fā)生、基站被破壞、野外遭遇意外時通過衛(wèi)星通信提供緊急通訊功能，這無疑在挽救一個甚至無數(shù)生命。
實(shí)際上，“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。
不過在當(dāng)時，一些技術(shù)瓶頸限制了這項技術(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，這項技術(shù)只在科考等特殊領(lǐng)域形成了產(chǎn)業(yè)體系，不能算是消費(fèi)級手機(jī)。
而現(xiàn)在，“手機(jī)直連衛(wèi)星”之所以再被關(guān)注，來自航天事業(yè)的大勢所趨。隨著航天科技的不斷進(jìn)步，衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)得到了高效發(fā)展。一箭多星發(fā)射技術(shù)、運(yùn)載火箭可回收技術(shù)等的出現(xiàn)，讓深空探索的成本不斷降低。隨著現(xiàn)代移動通信、電子元器件和衛(wèi)星工程等技術(shù)的飛速發(fā)展，衛(wèi)星通信系統(tǒng)在很大程度上解決了用戶接入、通話質(zhì)量、數(shù)據(jù)傳輸和建設(shè)成本等問題。
跟過去相比，現(xiàn)在的手機(jī)配置更加先進(jìn)；衛(wèi)星的研制成本越來越低；一箭多星發(fā)射技術(shù)、運(yùn)載火箭可回收技術(shù)的出現(xiàn)，既縮短了衛(wèi)星部署周期，又降低了部署成本。這些進(jìn)步，都為手機(jī)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信提供了條件和機(jī)會。
從手機(jī)產(chǎn)業(yè)角度來看，目前市場競爭激烈，手機(jī)同質(zhì)化嚴(yán)重，急需新形態(tài)的技術(shù)幫助產(chǎn)業(yè)破局。多家廠商開始把新的競爭賽道定位到手機(jī)直連衛(wèi)星通信技術(shù)，這是面向未來布局的重要一環(huán)，對實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)+終端+場景全方位融合意義重大。
手機(jī)衛(wèi)星通信還有多遠(yuǎn)？
從技術(shù)原理角度來看，衛(wèi)星通信和運(yùn)營商蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信的核心區(qū)別就是它不需要地面基站，直接利用衛(wèi)星作為中繼接收和轉(zhuǎn)發(fā)信號，并將無線電信號放大，實(shí)現(xiàn)手機(jī)、衛(wèi)星、地面站之間的通信。
手機(jī)跟衛(wèi)星直連，就是手機(jī)直接能接受衛(wèi)星的信號，如果衛(wèi)星功率很大、能量很強(qiáng)，如果手機(jī)足夠靈敏，就能收到衛(wèi)星在天上發(fā)的信號。衛(wèi)星越高，發(fā)射的信號就越難被手機(jī)接收，因此近年來很多企業(yè)都開始研制發(fā)射低軌衛(wèi)星。但即便是低軌衛(wèi)星，想要實(shí)現(xiàn)手機(jī)衛(wèi)星通信的商業(yè)化，都不是件容易的事。
低軌衛(wèi)星，距離地面更近，相較于高軌道衛(wèi)星，更容易給地面用戶提供信號服務(wù)。簡單來說，就等于是把基站吊在了天上，雖然距離稍微遠(yuǎn)了點(diǎn)。不過，雖然低軌衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了手機(jī)通信，但能提供的帶寬速率卻極低。
要知道5G的帶寬速率能達(dá)到1Gbps，4G的帶寬速率是300Mbps，而此前T-Mobile衛(wèi)星通信技術(shù)提供的帶寬速率卻僅有2-4 Mbps，甚至只夠打打電話、發(fā)發(fā)圖片。而馬斯克的傳統(tǒng)星鏈主要使用衛(wèi)星通信專用頻段，基于已有的衛(wèi)星數(shù)量優(yōu)勢，目前可以達(dá)到大約300Mbps的服務(wù)速率。
至于為什么手機(jī)不能實(shí)現(xiàn)更高的衛(wèi)星通信速率，則和手機(jī)硬件有很大關(guān)系，尤其是天線的類型，現(xiàn)在的手機(jī)都是內(nèi)置天線，專用的衛(wèi)星電話，會有更大更醒目的天線。根據(jù)天線原理，天線的長度為無線電信號波長的1/4時，天線的發(fā)射和接收轉(zhuǎn)換效率較高，比鞭狀天線的信號收發(fā)能力更強(qiáng)的，是碟狀天線，也就是大家常見的“鍋”。碟狀天線，只要朝向?qū)Φ脺?zhǔn)，就可以實(shí)現(xiàn)較好的通信效果。但問題是，哪部手機(jī)，愿意背著這樣的“鍋”？
所以，在目前衛(wèi)星帶寬速率受限的情況下，手機(jī)只能發(fā)送文本等小數(shù)據(jù)量的信息，無法實(shí)現(xiàn)高速上網(wǎng)。華為Mate50系列的“手機(jī)直連衛(wèi)星”，以及蘋果即將推出的“手機(jī)直連衛(wèi)星”都是“有條件”的“直連”，且連接的是都是低速率的通信衛(wèi)星，是有條件的在特定情況下使用的低頻率、窄帶的解決方案，支持短信、短報文這類小數(shù)據(jù)量的應(yīng)用。因此，目前只是基于地面基站的移動通信的補(bǔ)充。
除帶寬容量外，手機(jī)直連衛(wèi)星也有時間和空間的限制。據(jù)蘋果介紹，在能夠清晰看到天空的環(huán)境中，用iphone 14發(fā)送一條衛(wèi)星消息用時不到15秒，而在樹蔭等有遮擋的地方可能需要幾分鐘。另據(jù)華為官網(wǎng)介紹，華為Mate 50 Pro需在空曠無遮蔽處使用。
隨之而來的還有標(biāo)準(zhǔn)化問題。地面移動通信也就是手機(jī)通信由于面對的是普通消費(fèi)市場，體量巨大同時又對價格非常敏感。這就驅(qū)動著手機(jī)的技術(shù)和通信體制，在從2G到3G，再到4G和今天的5G的過程中，逐步地標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化有利于打破壁壘，促進(jìn)互聯(lián)互通并擴(kuò)大市場體量。
然而，衛(wèi)星通信各設(shè)備廠家間的標(biāo)準(zhǔn)互不兼容，將市場分割得非常碎片化，導(dǎo)致用戶少，設(shè)備和運(yùn)營成本高，這反過來又限制了用戶的增加。
被期待的6G時代
雖然手機(jī)衛(wèi)星通信依然面臨諸多困難，但架不住技術(shù)的趨勢。
當(dāng)前，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，收購魅族的星紀(jì)時代公開表示，將推出全球首款直連低軌衛(wèi)星的消費(fèi)級手機(jī)；谷歌也已確認(rèn)，在下一版本的Android/ target=_blank class=infotextkey>安卓系統(tǒng)中提供手機(jī)連接衛(wèi)星的功能；美國Space X公司與美國電信巨頭T-Mobile US共同宣布成立技術(shù)聯(lián)盟，2023年開始通過T-Mobile向消費(fèi)者提供手機(jī)直連第二代星鏈衛(wèi)星的服務(wù)。在這樣的背景下，更多終端產(chǎn)業(yè)鏈也開始關(guān)注手機(jī)衛(wèi)星通信。
雖然手機(jī)引入衛(wèi)星通信技術(shù)并不是新生事物，但在今天，它的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生深刻變化。顯然，手機(jī)廠商們不會停留在單一功能或者單一場景的升級中，而是聚焦在更遠(yuǎn)方，面向著更先進(jìn)的下一代通信網(wǎng)絡(luò)——6G時代。
雖然當(dāng)前6G并沒有一個準(zhǔn)確的定義，但6G的通信指標(biāo)已然被寄予有超出5G的高速率、大帶寬、低時延，也在5G基礎(chǔ)上從服務(wù)人、人與物，進(jìn)一步拓展到支撐智能體的高效互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)空天地一體化的全球無縫覆蓋。
6G的愿景之一就是實(shí)現(xiàn)全球通信的無縫全域覆蓋，但在廣袤的地球上實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)比較困難，比如在大片的海洋、沙漠無人區(qū)等地域，建設(shè)基站既不現(xiàn)實(shí)也不經(jīng)濟(jì)。而衛(wèi)星通信作為6G時代最重要的潛在技術(shù)，則是地面通信網(wǎng)絡(luò)的重要補(bǔ)充。衛(wèi)星通信+地面通信能夠真正實(shí)現(xiàn)更好的全域覆蓋體驗(yàn)。面對6G時代衛(wèi)星組網(wǎng)高概率出現(xiàn)的可能，手機(jī)廠商們提前部署衛(wèi)星通信能力，可以提前為6G時代的到來做鋪墊。
此外，面向6G時代，運(yùn)營商、零部件廠商、設(shè)備商等整個衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)鏈上下游都在積極布局。手機(jī)廠商如果參與其中，可以激活產(chǎn)業(yè)的連鎖反應(yīng)。參與與否的結(jié)果，決定著是否與衛(wèi)星通信的價值絕緣。搶跑的手機(jī)廠商，對于手機(jī)衛(wèi)星通信領(lǐng)域的未來發(fā)展有著引領(lǐng)行業(yè)的先導(dǎo)作用。
未來手機(jī)連接衛(wèi)星通信是大勢所趨。連接低軌道通信衛(wèi)星、信息壓縮技術(shù)，各產(chǎn)業(yè)的協(xié)同，這些逐步探索和不斷完善的措施共同為6G時代的到來夯實(shí)基礎(chǔ)。未來手機(jī)衛(wèi)星通信的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和商業(yè)模式也被一點(diǎn)點(diǎn)勾勒出新的模樣。
在未來的移動通信系統(tǒng)中，這種深度融合的無縫全域覆蓋網(wǎng)絡(luò)將具有更高的靈活性、韌性和便利性。隨著業(yè)界對通信需求的深度挖掘，以及在應(yīng)用、技術(shù)和使用規(guī)則等方面積極探索和嘗試，帶有衛(wèi)星通信的手機(jī)將給消費(fèi)者的生活帶來更多便利。
