圖片來源 @視覺中國
文｜根新未來，作者｜陳根
" 手機直連衛星 " 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・西弗特聯合對外宣布，2023 年 T-Mobile 的用戶将有機會使用自己的手機直連 SpaceX 的 Starlink（星鍊）二代衛星，解決移動網絡無所不在的覆蓋問題；9 月，華為和蘋果公司分别宣布，在其各自最新發布的旗艦款手機上配置手機衛星通信相關功能。
今年開年，在美國得克薩斯州的 AST 太空網絡寬帶服務公司也計劃要填補手機市場這塊空白。在 AT&T 和 Vodafone 的支持下，AST 太空網絡寬帶服務公司正在研發一種技術，讓手機直接同衛星連接，打電話或用 5G 速度使用數據。
不過，概念的火熱并不代表技術的成熟，" 手機 + 衛星 " 想要走進尋常百姓家，或許還有一段不小的距離。
炙手可熱的手機衛星通信
衛星通信就是地球上——包括地面和低層大氣中——的無線電通信站間利用衛星作為中繼而進行的通信。簡單來說，就是地球上的終端設備（手機）直接連接太空裡的衛星，進行通信。那麼，為什麼在5G 已然如此強大的情況下，還需要手機直連衛星進行通信？
要知道，現有的地面移動通信僅覆蓋地球表面的 10%。在人口密度低、回報價值低的偏遠地區，網絡部署成本高昂、性價比低，而且容易受地形和地質災害影響。在手機上引入衛星通信技術，能夠與其形成互補。
雖然在使用手機上，未引入衛星通信技術與在引入衛星通信技術并無太大不同，我們也是發送一樣的短信和文字信息，和我們過去發的短信和文字信息并沒有什麼不同。但差異就在于，如果我們的手機沒有插 SIM 卡，依靠手機衛星通信技術，即便是在塔克拉瑪幹大沙漠的無人區這樣的手機完全沒有信号的地方，我們也可以把短信成功發送出去。
當可用資源有限時，災難随時可能出現時，通過手機直連衛星通信的意義重大，衛星通信具有 " 站得高、覆蓋廣 " 的天然優勢，不僅可以覆蓋森林、沙漠、海洋等區域，還能在災難發生、基站被破壞、野外遭遇意外時通過衛星通信提供緊急通訊功能，這無疑在挽救一個甚至無數生命。
實際上，" 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衛星移動通信星座系統，就有類似 " 大哥大 " 的衛星電話。
不過在當時，一些技術瓶頸限制了這項技術進入大衆消費者的視野。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，這項技術隻在科考等特殊領域形成了産業體系，不能算是消費級手機。
而現在，" 手機直連衛星 "之所以再被關注，來自航天事業的大勢所趨。随着航天科技的不斷進步，衛星産業得到了高效發展。一箭多星發射技術、運載火箭可回收技術等的出現，讓深空探索的成本不斷降低。随着現代移動通信、電子元器件和衛星工程等技術的飛速發展，衛星通信系統在很大程度上解決了用戶接入、通話質量、數據傳輸和建設成本等問題。
跟過去相比，現在的手機配置更加先進；衛星的研制成本越來越低；一箭多星發射技術、運載火箭可回收技術的出現，既縮短了衛星部署周期，又降低了部署成本。這些進步，都為手機實現衛星通信提供了條件和機會。
從手機産業角度來看，目前市場競争激烈，手機同質化嚴重，急需新形态的技術幫助産業破局。多家廠商開始把新的競争賽道定位到手機直連衛星通信技術，這是面向未來布局的重要一環，對實現網絡 + 終端 + 場景全方位融合意義重大。
手機衛星通信還有多遠？
從技術原理角度來看，衛星通信和運營商蜂窩網絡通信的核心區别就是它不需要地面基站，直接利用衛星作為中繼接收和轉發信号，并将無線電信号放大，實現手機、衛星、地面站之間的通信。
手機跟衛星直連，就是手機直接能接受衛星的信号，如果衛星功率很大、能量很強，如果手機足夠靈敏，就能收到衛星在天上發的信号。衛星越高，發射的信号就越難被手機接收，因此近年來很多企業都開始研制發射低軌衛星。但即便是低軌衛星，想要實現手機衛星通信的商業化，都不是件容易的事。
低軌衛星，距離地面更近，相較于高軌道衛星，更容易給地面用戶提供信号服務。簡單來說，就等于是把基站吊在了天上，雖然距離稍微遠了點。不過，雖然低軌衛星實現了手機通信，但能提供的帶寬速率卻極低。
要知道 5G 的帶寬速率能達到 1Gbps，4G 的帶寬速率是 300Mbps，而此前T-Mobile 衛星通信技術提供的帶寬速率卻僅有2-4 Mbps，甚至隻夠打打電話、發發圖片。而馬斯克的傳統星鍊主要使用衛星通信專用頻段，基于已有的衛星數量優勢，目前可以達到大約 300Mbps 的服務速率。
至于為什麼手機不能實現更高的衛星通信速率，則和手機硬件有很大關系，尤其是天線的類型，現在的手機都是内置天線，專用的衛星電話，會有更大更醒目的天線。根據天線原理，天線的長度為無線電信号波長的 1/4 時，天線的發射和接收轉換效率較高，比鞭狀天線的信号收發能力更強的，是碟狀天線，也就是大家常見的 " 鍋 "。碟狀天線，隻要朝向對得準，就可以實現較好的通信效果。但問題是，哪部手機，願意背着這樣的 " 鍋 "？
所以，在目前衛星帶寬速率受限的情況下，手機隻能發送文本等小數據量的信息，無法實現高速上網。華為 Mate50 系列的 " 手機直連衛星 "，以及蘋果即将推出的 " 手機直連衛星 " 都是 " 有條件 " 的 " 直連 "，且連接的是都是低速率的通信衛星，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、短報文這類小數據量的應用。因此，目前隻是基于地面基站的移動通信的補充。
除帶寬容量外，手機直連衛星也有時間和空間的限制。據蘋果介紹，在能夠清晰看到天空的環境中，用 iPhone 14 發送一條衛星消息用時不到 15 秒，而在樹蔭等有遮擋的地方可能需要幾分鐘。另據華為官網介紹，華為 Mate 50 Pro 需在空曠無遮蔽處使用。
随之而來的還有标準化問題。地面移動通信也就是手機通信由于面對的是普通消費市場，體量巨大同時又對價格非常敏感。這就驅動着手機的技術和通信體制，在從 2G 到 3G，再到 4G 和今天的 5G 的過程中，逐步地标準化。标準化有利于打破壁壘，促進互聯互通并擴大市場體量。
然而，衛星通信各設備廠家間的标準互不兼容，将市場分割得非常碎片化，導緻用戶少，設備和運營成本高，這反過來又限制了用戶的增加。
被期待的 6G 時代
雖然手機衛星通信依然面臨諸多困難，但架不住技術的趨勢。
當前，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，收購魅族的星紀時代公開表示，将推出全球首款直連低軌衛星的消費級手機；谷歌也已确認，在下一版本的安卓系統中提供手機連接衛星的功能；美國 Space X 公司與美國電信巨頭 T-Mobile US 共同宣布成立技術聯盟，2023 年開始通過 T-Mobile 向消費者提供手機直連第二代星鍊衛星的服務。在這樣的背景下，更多終端産業鍊也開始關注手機衛星通信。
雖然手機引入衛星通信技術并不是新生事物，但在今天，它的内涵已經發生深刻變化。顯然，手機廠商們不會停留在單一功能或者單一場景的升級中，而是聚焦在更遠方，面向着更先進的下一代通信網絡—— 6G 時代。
雖然當前 6G 并沒有一個準确的定義，但 6G 的通信指标已然被寄予有超出 5G 的高速率、大帶寬、低時延，也在 5G 基礎上從服務人、人與物，進一步拓展到支撐智能體的高效互聯，實現空天地一體化的全球無縫覆蓋。
6G 的願景之一就是實現全球通信的無縫全域覆蓋，但在廣袤的地球上實現這個目标比較困難，比如在大片的海洋、沙漠無人區等地域，建設基站既不現實也不經濟。而衛星通信作為 6G 時代最重要的潛在技術，則是地面通信網絡的重要補充。衛星通信 + 地面通信能夠真正實現更好的全域覆蓋體驗。面對 6G 時代衛星組網高概率出現的可能，手機廠商們提前部署衛星通信能力，可以提前為 6G 時代的到來做鋪墊。
此外，面向 6G 時代，運營商、零部件廠商、設備商等整個衛星通信産業鍊上下遊都在積極布局。手機廠商如果參與其中，可以激活産業的連鎖反應。參與與否的結果，決定着是否與衛星通信的價值絕緣。搶跑的手機廠商，對于手機衛星通信領域的未來發展有着引領行業的先導作用。
未來手機連接衛星通信是大勢所趨。連接低軌道通信衛星、信息壓縮技術，各産業的協同，這些逐步探索和不斷完善的措施共同為 6G 時代的到來夯實基礎。未來手機衛星通信的産業生态和商業模式也被一點點勾勒出新的模樣。
在未來的移動通信系統中，這種深度融合的無縫全域覆蓋網絡将具有更高的靈活性、韌性和便利性。随着業界對通信需求的深度挖掘，以及在應用、技術和使用規則等方面積極探索和嘗試，帶有衛星通信的手機将給消費者的生活帶來更多便利。
