主頁（http://www.130131.com）：無所不在的“衛(wèi)星互聯(lián)天網(wǎng)”：我們用衛(wèi)星發(fā)短信、打電話，永不失

2023年到2024年，手機(jī)直連衛(wèi)星的高潮即將到來，但由于衛(wèi)星帶寬資源和技術(shù)的限制，主要以衛(wèi)星短消息為主。然而，我們可以期待，一張無所不在的“衛(wèi)星互聯(lián)天網(wǎng)”正在形成，彼時(shí)無論我們身處沙漠，還是海洋，都能利用衛(wèi)星發(fā)短信、打電話，永不失聯(lián)！

近年來，在航天和信息技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)界的推動(dòng)下，全球衛(wèi)星通信行業(yè)進(jìn)入了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段。特別是自2022年華為Mate 50、蘋果iPhone 14相繼推出衛(wèi)星通信功能之后，業(yè)界就不斷提升衛(wèi)星通信能力，且作為應(yīng)急通信體系中的重要組成部分成為2023年各大移動(dòng)通信展的熱點(diǎn)話題。

圖源：航天星網(wǎng)（北京）科技官網(wǎng)

在MWC2023上海展上，衛(wèi)星通信直連手機(jī)技術(shù)又有了新的進(jìn)展：紫光展銳新推出的V8821已經(jīng)完成測試，即將量產(chǎn)，且支持文字、語音、圖片雙向傳輸！這意味著“進(jìn)階版”的衛(wèi)星通信服務(wù)將很快應(yīng)用于智能手機(jī)市場，而衛(wèi)星通信也將逐漸實(shí)現(xiàn)“平民化”“普及化”。預(yù)計(jì)，2023下半年具備語音、圖像傳輸?shù)男l(wèi)星通訊能力將在更多智能手機(jī)上得到應(yīng)用。

衛(wèi)星通信正走向民用

眾所周知，微波具有視距傳輸特性，兩個(gè)通信站之間不能有遮擋。由于受地球曲率影響，地球上兩個(gè)高50m的微波通信站之間通信距離大約為50km，要實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的通信，就必須用多個(gè)微波中繼站（如微波塔）進(jìn)行接力傳輸，以此來實(shí)現(xiàn)地面微波中繼通信。

如果把微波中繼站從地面搬到太空中，利用太空“站得高、看得遠(yuǎn)”的優(yōu)勢，就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的通信。

因此，可以把衛(wèi)星通信理解為一種特殊的微波中繼通信，即利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星通信地球站之間或地球站與航天器之間進(jìn)行通信的無線電波，實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間的通信。衛(wèi)星通信是航天技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合的重要成果，在廣播電視、移動(dòng)通信、寬帶互聯(lián)網(wǎng)和軍事通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)今必不可少的通信方式之一。

2022年9月，華為和蘋果先后發(fā)布了華為Mate 50系列和iPhone 14系列智能手機(jī)，二者搭載的衛(wèi)星通訊功能，成為了科技領(lǐng)域人們所關(guān)注的熱點(diǎn)。

華為Mate 50使用的是北斗衛(wèi)星，iPhone 14使用的則是Globalstar的衛(wèi)星。兩者的區(qū)別在于，北斗衛(wèi)星是中軌和同步軌道混合的星座系統(tǒng)，主要功能是導(dǎo)航，兼具短報(bào)文傳輸能力，Globalstar的衛(wèi)星是低軌星座，專門用于話音和低速數(shù)據(jù)傳輸。

盡管當(dāng)時(shí)華為、蘋果手機(jī)只能進(jìn)行短文的發(fā)送，但其不僅意味著手機(jī)端創(chuàng)新涌向了昔日“冷清”的衛(wèi)星通信技術(shù)，還開啟了一場衛(wèi)星資源爭奪戰(zhàn)。也可以說，帶有短文發(fā)報(bào)功能的華為Mate 50系列和iPhone 14系列智能手機(jī)的推出，正式完成了一場衛(wèi)星通信走向民用的預(yù)演。

不過，衛(wèi)星通信技術(shù)也存在諸多技術(shù)挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在對時(shí)延、抖動(dòng)、鏈路質(zhì)量（誤碼率和可用度）、擁塞和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的管理。

其中，時(shí)延是由地球表面與衛(wèi)星之間的距離而導(dǎo)致的。與光纖等地面鏈路相比，衛(wèi)星鏈路更容易出錯(cuò)，并且更容易受到雨衰的影響。抖動(dòng)可能由基帶傳輸格式（例如TCP/IP幀）、加密和衛(wèi)星接入方式（TDMA與SCPC）引入。合理設(shè)計(jì)的衛(wèi)星鏈路可提供足夠的容量以減少網(wǎng)絡(luò)擁塞，保證足夠的雨衰余量，從而實(shí)現(xiàn)基本無差錯(cuò)通信。一系列的測試表明，衛(wèi)星鏈路時(shí)延問題不足以影響語音質(zhì)量。

當(dāng)然，除了以上技術(shù)問題，衛(wèi)星帶寬租用費(fèi)用相對高昂，還需權(quán)衡容量和成本。可以說，以上綜合原因使得華為Mate 50系列和iPhone 14系列智能手機(jī)僅實(shí)現(xiàn)短報(bào)文傳輸。

各大廠商涌入衛(wèi)星通信

盡管衛(wèi)星通信走向民用還存在很多技術(shù)、成本的挑戰(zhàn)，但越來越多的科技廠商已經(jīng)加入到這一應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)布局和市場爭奪。

繼華為、蘋果之后，高通和摩托羅拉等科技巨頭也加入了戰(zhàn)局，方案都支持雙向衛(wèi)星短消息，比華為Mate 50系列“只發(fā)不收”更進(jìn)一步。

2023年1月6日，高通推出首個(gè)基于衛(wèi)星、為旗艦智能手機(jī)提供雙向消息通信的解決方案Snapdragon Satellite。高通在全球提供連接，將最先應(yīng)用于搭載第二代驍龍8旗艦移動(dòng)平臺(tái)的終端，而該平臺(tái)就是今年安卓陣營旗艦手機(jī)的最主流配置之一。按照高通的計(jì)劃，2023年下半年開始，在部分地區(qū)推出能發(fā)、也能收的應(yīng)急衛(wèi)星消息功能。

今年3月，羅德與施瓦茨公司同Bullitt、聯(lián)發(fā)科合作，全面測試和驗(yàn)證了世界上第一款符合3GPP Rel.17規(guī)范、支持衛(wèi)星到移動(dòng)終端消息功能的5G智能手機(jī)。這使Bullitt目前成為第一家在其設(shè)備中集成聯(lián)發(fā)科3GPP NTN Rel.17芯片組的公司。

今年6月，高通公司又宣布推出兩款支持衛(wèi)星通信功能的調(diào)制解調(diào)器芯片組，分別為高通212S調(diào)制解調(diào)器和高通9205S調(diào)制解調(diào)器。目前，9205S芯片已經(jīng)上市，212S芯片則將會(huì)在今年晚些時(shí)候商用。

此前也有消息稱，華為P60系列有望搭載第二代衛(wèi)星通信技術(shù)，相比于第一代北斗衛(wèi)星通信技術(shù)，這將會(huì)是一次巨大的升級。華為衛(wèi)星通信2.0不僅可以做到雙向收發(fā)短信，還支持發(fā)語音短信和短時(shí)間語音通話，讓衛(wèi)星通信這項(xiàng)功能可以在緊急情況下發(fā)揮更大的作用。

毫無疑問，比起衛(wèi)星短信功能，衛(wèi)星通話功能這一突破是革命性的，不過需要跨越天線、芯片等技術(shù)門檻。

除了華為以外，多家手機(jī)廠商也在尋求與中國電信衛(wèi)星公司合作，但主要以衛(wèi)星短消息為主�？梢哉f，帶有短文傳輸?shù)男l(wèi)星通信將在2023年成為更多智能手機(jī)的通用級功能。

值得一提的是，在MWC2023上，紫光展銳展示了即將量產(chǎn)的首顆衛(wèi)星通信SoC芯片V8821，該芯片基于3GPP NTN R17標(biāo)準(zhǔn)，利用IoT NTN網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)設(shè)施，易與地面核心網(wǎng)融合。V8821通過L頻段海事衛(wèi)星和S頻段天通衛(wèi)星1，同時(shí)可擴(kuò)展支持接入其他高軌衛(wèi)星系統(tǒng)，廣泛適用于海洋、城市邊緣、邊遠(yuǎn)山地等蜂窩網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋地區(qū)的通信需求。

目前，紫光展銳基于V8821已率先與中國電信、中國移動(dòng)、中興通訊、vivo、移遠(yuǎn)通信、是德科技、鵬鵠物宇、佰才邦等行業(yè)伙伴完成了5G NTN(non-terrestrial network，非地面網(wǎng)絡(luò))數(shù)據(jù)傳輸、短消息、通話、位置共享等多種功能和性能測試。

圖源：紫光展銳官網(wǎng)

紫光展銳V8821支持 TCP/IP 協(xié)議，適用多種上層業(yè)務(wù)，繼承常用物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，從而快捷接入現(xiàn)有數(shù)據(jù)平臺(tái)；在硬件配置方面，V8821可以靈活支持客戶復(fù)用原有方案中硬件資源，從而提升部署效率，避免硬件成本高、耗時(shí)長等問題。

“衛(wèi)星互聯(lián)天網(wǎng)”正在形成

當(dāng)下，衛(wèi)星通信已經(jīng)成為科技領(lǐng)域的一個(gè)大熱門，未來商用發(fā)展前景也是非常值得期待的。不到一年的時(shí)間，我們已經(jīng)歷了從雙向短消息通信向語音短信、短時(shí)間語音通話的迭代演進(jìn)。

今年4月，美國衛(wèi)星通信初創(chuàng)公司——AST SpaceMobile，宣布打通了全球首個(gè)天基蜂窩語音通話。

美國電信運(yùn)營商 AT&T 和 AST SpaceMobile 公司合作，使用未經(jīng)修改的標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)——三星 Galaxy S22 Ultra，在衛(wèi)星 BlueWalker 3 的支持下，實(shí)現(xiàn)了美國得克薩斯州和日本之間的衛(wèi)星通話。

AST的方案，就驗(yàn)證了天基3GPP技術(shù)向地面超過80億部存量手機(jī)（unmodified smartphone）提供應(yīng)急通信的潛在服務(wù)能力。根據(jù)AST官方提供的信息，本次測試驗(yàn)證，使用了他們自己的BlueWalker 3號（BW3）衛(wèi)星。該衛(wèi)星發(fā)射于2022年9月10日，采用的是SpaceX的獵鷹9號運(yùn)載火箭。

除了測試通話外，AST的工程師還對各種智能手機(jī)和設(shè)備進(jìn)行了初步的兼容性測試。這些電話成功地將SIM卡信息和網(wǎng)絡(luò)信息直接交換到BW3衛(wèi)星，對于從太空向任何電話或設(shè)備提供寬帶連接至關(guān)重要。對智能手機(jī)上行鏈路和下行鏈路信號強(qiáng)度的測試，確認(rèn)了AST方案支持蜂窩寬帶速度和4G/5G波形的能力。

根據(jù)AST的計(jì)劃，該公司打算在2024年發(fā)射前5顆Block 1 BlueBird衛(wèi)星，構(gòu)建更強(qiáng)大的星座。本次測試的成功，驗(yàn)證了AST通信商業(yè)陣列技術(shù)的可行性，也說明低軌衛(wèi)星具備向現(xiàn)網(wǎng)存量手機(jī)提供語音通信服務(wù)的能力。

據(jù)悉，針對衛(wèi)星通信，3GPP一直在推動(dòng)NR-NTN（Non-Terrestrial Network，非陸地網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)完善。該技術(shù)對星地通信高時(shí)延和頻偏補(bǔ)償進(jìn)行了增強(qiáng)，可以有效提升星地接入的效率和容量。未來，隨著主流智能手機(jī)芯片和終端廠商對3GPP NTN的支持，以及衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的不斷建設(shè)，將會(huì)有更多的突破性的技術(shù)出現(xiàn)。

不過，受限于衛(wèi)星通信資源的限制，衛(wèi)星通信功能暫時(shí)還不能成為智能手機(jī)的標(biāo)配。但航天系專家們預(yù)測，2023年到2024年，手機(jī)直連衛(wèi)星的高潮即將到來，但由于衛(wèi)星帶寬資源和技術(shù)的限制，主要以衛(wèi)星短消息為主。

然而，我們可以期待，一張無所不在的“衛(wèi)星互聯(lián)天網(wǎng)”正在形成，彼時(shí)無論我們身處沙漠，還是海洋，都能利用衛(wèi)星發(fā)短信、打電話，永不失聯(lián)！