當前，新一輪科技革命和產業變革加速演進，重大前沿技術、顛覆性技術持續涌現。特別是在衛星通信領域，以衛星直聯手機為代表的國產高端產品的國際競爭力明顯增強。
近日，工業和信息化部等七部門聯合印發《關于推動未來產業創新發展的實施意見》，其中提出，前瞻布局6G、衛星互聯網、手機直連衛星等關鍵技術研究。
有專家表示，在這場衛星通信產業的“搶位戰”中，誰能在手機直連衛星這一賽道領跑，就能在未來6G時代占據非地面通信的標準制定和規則塑造的制高點。
智能手機新標配
如今，衛星通信正逐步成為高端智能手機新標配。2023年8月，華為未發先售，推出全球首款衛星語音通話智能手機Mate60Pro。同年底，OP-PO、榮耀也于同一日宣布發布支持衛星通話的新款手機，追趕華為步伐。
在此之前，2022年9月，華為已在其Mate50手機上推出北斗衛星消息功能，允許用戶通過北斗衛星發送文字和位置信息。這標志著大眾消費級手機首次直接集成衛星通信功能，無需依賴任何外部設備。幾乎在同一時間，蘋果公司也在其iPhone14上增加了衛星信息緊急聯絡功能，僅限于向指定通信人發送信息且不能接收回復。消費級手機競逐衛星通信由此拉開序幕。
中國電信衛星應用技術研究院工程師何瀟在接受中國城市報記者采訪時表示：“華為在實現衛星短信通訊后，又通過天通衛星技術實現了衛星語音通話，接下來則會向衛星數據傳輸發展，并逐步提高傳輸速率。”
他進一步介紹，目前短信、語音主要通過高軌道衛星實現，而數據傳輸則更多依賴于低軌衛星，最終目標是將衛星通信功能完全裝進手機。
在過去的幾十年里，衛星通信處于便攜式專用終端時代，其間銥星（Iridium）、全球星（Globalstar）、衛訊（Via-sat）等衛星系統相繼涌現。然而長期以來，衛星通信專用終端由于體積龐大、功能單一而未有顯著改觀。即使美國太空探索公司SpaceX的星鏈（Starlink），也需依托專用設備上網，無法實現邊移動邊通話。業內專家普遍認為，衛星通信專用終端的用戶群較小，加上難以形成規模和降低成本，限制了產業鏈大量投入以改進設備。
推動衛星通信在更大層面上的商業化應用，關鍵在于激活消費級市場。目前，手機直連衛星主要通過三種技術路徑實現：第一種是將現有衛星通信技術集成進手機的“舊星新機”模式，第二種是新研專用衛星來兼容存量手機的“新星舊機”模式，第三種則是依照國際標準設計下一代系統的“新星新機”模式。其中，依托現有高軌衛星等成熟衛星系統的“舊星新機”模式，被認為是可以快速投入市場的方式。據悉，華為、榮耀、OPPO等品牌已推出或即將推出的衛星通話手機均采用了該技術路線，基于中國電信運營的天通衛星開發新機。
北京千域空天咨詢有限公司創始人藍天翼表示：“手機廠商用的是在軌衛星，沒法大改，只能更多地緊著地面終端這一頭來改，因此這一輪衛星通信熱是手機廠商推出來的。”
藍天翼指出，技術落地的核心突破點在于將由天線、射頻、基帶等組件組成的衛星專用終端通信系統尺寸微縮、功率壓低，集成到輕薄的移動設備中。
最終完成手機直連衛星，還需要運營商在網絡側進行調整和優化。何瀟表示：“實現手機衛星通話的原理在于手機直連衛星，衛星再將信息無差別回傳至地面站，地面站接收并完成解析后，再將其傳送至核心網，最后通過核心網撥打至4G、5G基站，實現與目標電話的連接。”
何瀟還提到，中國電信已經實現了衛星網絡與地面網絡協議的統一，并在這一領域獲得了42項專利。
目前，2021年新組建的中國星網以及包括銀河航天在內的多家商業航天公司均在積極布局低軌衛星互聯網，嘗試構建星地融合的試驗網絡。
如何“捅破天”
根據中國電信2023年11月發布的《5GNTN技術白皮書》數據，目前全球范圍內尚有80%以上的陸地區域和95%以上的海洋區域缺少地面網絡覆蓋。衛星通信能更好地彌補地面通信系統因受地形限制而難以覆蓋的情況。
天通衛星于2016年開始民用化，中國電信成為全國唯一的持牌衛星通信運營商。何瀟稱，中國電信數年間發展出35款專用終端，涉及車載、船載、機載等多個應用領域。為突破增長瓶頸，中國電信還從專用領域走向大眾消費市場，著手驗證手機直連衛星的可行性。
2021年12月，中國電信牽頭，聯合終端、芯片等廠商梳理相關流程。何瀟稱，當時行業面臨兩個選擇，一是將現有天通衛星專用方案集成到手機中，二是采用國際標準化組織3GPP牽頭的非地面網絡（NTN）方案。
何瀟告訴中國城市報記者：“什么都不是現成的。衛星、核心網都需要大改，而芯片行業也尚未有公認的、可商用的解決方案。”
最終，在華為的支持下，基于天通現網的直連方式，雙方經過反復的網絡聯調和終端地面信號測試，成功驗證了商品化的可行性。
開發具有衛星通信功能的智能手機，首先要解決的問題是實現手機天線與位于3.6萬公里外的天通衛星的連接。為了應對這一挑戰，華為采取了工程創新：將手機天線分布于主板四周，并通過增加天線數量、調整天線在空間中的布局來優化信號的接收和發送能力，展現了其在衛星通信領域的自主研發能力。
何瀟透露，中國電信原本打算保留外置天線，但華為堅持必須有所突破。經過兩家企業共同攻關，最終實現了現今的手機外觀設計。此外，中國電信還在網絡側進行了優化，降低了對手機側天線的要求，如降低語音傳輸速率、提高網絡容量。
芯片小型化是另一大挑戰。何瀟指出，原本衛星終端芯片模組需要占據一部普通手機一半的面積，但經過產業鏈各方協作，這一尺寸已被顯著壓縮，目前已經達到了僅約100平方毫米的大小，大致相當于一個指甲蓋的面積。
雖然衛星通信模塊會提高手機生產成本，但何瀟指出，智能手機的高出貨量可以更有效地分攤成本。
經過一系列測試和調優，手機直連衛星的終端側準備在2023年上半年已基本完成。藍天翼指出，華為的嘗試起到了示范作用，展現了這一目標的可實現性，激發了其他廠商對不同技術路徑的積極探索。
值得一提的是，榮耀公司也在兩年前啟動了名為“鴻燕”的手機直連衛星解決方案的開發和驗證項目。
有望成為萬億元級市場
當前，中國手機廠商普遍采用的“舊星新機”方案存在容量有限、成本較高等先天制約。隨著衛星手機上量，天通衛星的帶寬能否有效承載？
市場調研機構Omdia電信戰略高級首席分析師楊光指出，當前的“舊星新機”模式依賴專用芯片和鏈路來聯絡衛星。專有系統與地面4G、5G等蜂窩網絡運作獨立，用戶需要手動切換以撥打衛星電話。與此相比，美國AST公司和SpaceX計劃部署的第二代衛星則采用“新星舊機”模式，即借用運營商現有頻段實現衛星收發信號，能快速推出衛星通信服務，最大化利用存量手機市場。然而，這種模式對衛星研發能力提出了更高的要求，落地亦面臨諸多挑戰。
實際上，已發射入軌的衛星很難再通過改造增加容量，只能通過地面側芯片、網絡改造提升現有容量利用效率。例如，在天通方案實施過程中，為了最大限度保留中文語音、語調頻段保真率，通話話音帶寬被壓縮了近97%。
目前，華為Mate60Pro建議的衛星通話時長為五分鐘。這一限制部分是由于天通衛星本身為專業用途衛星，傳輸資源有限，僅約三成的容量被分配給民用通信；同時，在進行衛星通話時，手機中相關衛星通信模組會產生較高功率，帶來散熱問題。
楊光認為，單從理論上看，3GPP牽頭的NTN技術路線可能是更優的路徑選擇。NTN標準統一，一旦技術和商業模式跑通，就能依托全球每年超過十億臺的手機出貨量來快速降低成本。在NTN技術路徑下，衛星網絡將與地面網絡實現有機融合，用戶在撥打電話時無需手動切換網絡。
中國城市報記者從榮耀研發部門了解到，終端廠商在內部推進研發時，大概率會多點同步推進、驗證，不會單獨“押寶”某一技術路徑。當前來看，無論是運營商業務成熟度還是落地手機技術的實際應用成熟度，依托天通衛星的方案都是最為可行的。
無論采用哪種技術路徑，衛星通信進入消費級市場已成為不可阻擋的趨勢。銀河航天星座通信系統架構師林廣榮認為，全球有超過52億手機用戶，即使只有一小部分用戶愿意為衛星通信服務支付額外費用，都代表著巨大的市場潛力。他指出，相較于衛星通話，為偏遠地區提供衛星互聯網服務的前景更為明確。因為在很多偏遠區域，相對于拉光纖、建基站的地面部署成本，衛星互聯網反而更經濟可行。
林廣榮表示，未來衛星通信產業有望成為萬億元級市場。它不僅能夠豐富遠洋通信、石油勘測、應急救援等特殊應用場景，還能填補全球80%以上陸地和海洋未覆蓋通信網絡的空白。這將激發運營商、零部件廠商、設備商等整個產業鏈的創新動力，從而推動整個行業的進步。
《 中國城市報 》（ 2024年02月05日 第06 版）
