作者：Sophia物联网智库 原创
“如果你能清楚地看到天空，你就可以通过手机进行连接。”2022年8月，当美国移动运营商T-Mobile和马斯克旗下太空探索公司SpaceX联合宣布名为“ Coverage Above and Beyond”的计划时，提出了让“手机连接无处不在”的愿景。
双方表示，将通过SpaceX的Starlink低轨道卫星与T-Mobile的地面移动网络结合，让手机可以直连卫星，终结地面移动网络的覆盖盲区。T-Mobile首席执行官Mike Sievert表示，该服务将于2023年底进入测试阶段。
彼时，手机卫星通信还是个新鲜概念，因此双方的合作在业界引发了广泛讨论。然而，没过几天，具有“向上捅破天”北斗短报文功能的华为Mate 50 重磅发布，紧随其后，苹果的iPhone 14系列也搭载了类似的卫星紧急通信功能。
两大巨头的接连入局和密集宣传，让手机卫星通信逐渐成为普罗大众不再陌生的话题。
与苹果、华为的迅速动作相比，时隔一年半后，SpaceX和T-Mobile的合作终于在近日迎来关键性进展——美国时间1月2日，SpaceX成功发射21颗卫星进入轨道，其中6颗可为现有手机提供卫星直连服务（Direct-To-Cell ），这也是其首批支持移动通信的卫星。预计未来半年内总共要发射大约840颗，之后还会继续增加。
图源：SpaceX 官方社交账号
马斯克在社交媒体网站X上发帖称，该服务“将允许在地球上任何地方进行手机连接”，不过他补充说，由于技术限制，“与现有的陆地移动网络没有实质性的竞争力”。
按照规划，SpaceX和运营商将于2024年首先提供卫星短信服务，并在2025年将卫星通信服务扩大至语音通话和网络数据。
把基站建到天上
优先发布消息却没赶上第一波热潮的SpaceX和T-Mobile看起来像“起了个大早，赶了个晚集”，但同样还有句话叫“好饭不怕晚”，这是因为SpaceX的方案有自己的独到之处。
关注过华为卫星通信功能的人应该知道，由于华为直连卫星方案对终端硬件有要求，并不是所有的华为手机都能享受卫星通信，需要特定的搭载卫星通信基带芯片的天线的机型，因此绝大多数现有4G/5G手机无法实现卫星通信功能。
以华为Mate 60 Pro为例，此前多家机构的拆机视频发现——该机内置了两颗专用的卫星通信芯片，一颗是用于卫星通讯的射频收发芯片，型号为RX6003EQK；另一颗型号HTD1010，疑似为卫星移动通信基带芯片。其中，RX6003是一款高集成射频芯片，只需要少量外围元器件配合，即可实现 S 频段卫星信号收发和北斗 B1/GPS L1频段接收功能。同时，纳米级天线技术允许Mate 60 Pro将卫星通信天线嵌入到手机内部，并在微小的空间内实现高效的信号接收和发送。
与之相比，星链卫星方案则针对现有LTE手机推出手机直连卫星的服务，无需手机硬件改造，能支持4G普通手机提供直连服务，并且与当前大多数智能手机都兼容。
之所以能实现这一点，是因为这些卫星的功能类似太空中的蜂窝基站，并具有先进的 eNodeB 调制解调器，可实现类似于漫游合作伙伴的网络集成——相当于直接把基站建到天上。原理如下图所示：
需要强调的是，SpaceX自己没有IMT频段，要想提供直连服务，必须借助运营商的频谱资源在相应国家/地区运营服务。
除了美国的T-Mobile，Starlink 正在与澳大利亚的新加坡电信有限公司（Optus）、瑞士的Salt Mobile SA、加拿大的Rogers Communications Inc.、新西兰的One New Zealand Group Ltd.、智利和秘鲁的Empresa Nacional de Telecomunicaciones SA以及日本的KDDI Corp.进行合作。
SpaceX 发射了第一颗具有直接连接蜂窝能力的 Starlink 卫星
当然，介绍了这么多并不是为了说明星链的卫星通信比华为更牛叉，相反——由于星链属于低轨道卫星，距离地面500公里，华为连接的天通卫星属于高轨道卫星，距离地面3万多公里，反而是华为直连卫星的技术难度更高。因为相对于低轨卫星，高轨卫星通信对天线、发射功率要求更高，技术难度更大。
同时，星链也不是第一个把基站带上天的。在世界移动通信大会（MWC2023）上，诺基亚就首次向公众展示了其准备在月球部署的首个4G通信网络的Demo，并透露将于2023年内将相关测试设备发往月球。这是人类首次将蜂窝网络带上月球。
换言之，单纯争论方案技术的难度和先进性没有意义，手机卫星通信能否得到大范围普及，还需要综合成本、基础设施、标准、市场等多方面因素——毕竟能笑到最后的才是赢家。
产业格局初显
卫星通信具有多方面的好处：一方面，卫星通信系统可以提供全球范围的覆盖，无论用户身在何地，都能保持通信连接，这对于偏远地区、海洋、沙漠等人口稀少或难以覆盖的区域尤为重要；另一方面，在自然灾害或紧急情况下，地面基础设施可能受到破坏，手机卫星通信可以提供临时而可靠的通信手段，支持救援和协调工作，确保关键信息的传递。
市场研究机构ABI Research发布的NTN报告指出，到2030年，全球非地面网络移动连接数预计将达到1.75亿，全球卫星服务的年度市场规模将达到1246亿美元。
目前，各大电信公司正在竞相争夺卫星通讯市场，致力于提供连接到普通消费者手机的电话服务。随着如今SpaceX取得关键性进展，整个市场格局初显，可以简单概括为两条技术路径和多家巨头争强。
两条技术路径分别为3GPP卫星通信技术和企业专有技术。就当下来看，相对于其他技术阵营，3GPP卫星通信技术在商业上似乎更具竞争力。正如智次方此前撰文所述，对于3GPP阵营的厂商来说，5G NTN作为3GPP支持的技术，将能够利用蜂窝通信领域标准化产品、组件的大型生态系统，为技术供应商提供在设备间快速扩展和兼容性的机会。同时，也可以有效利用蜂窝通信产业链与用户群，快速扩大天基网络的用户群体，从而摊薄天地一体化网络建设、维护、推广的成本。
而在入局玩家方面，主要以手机巨头、卫星运营商、移动运营商等有资金、有资源的玩家为主，各家企业的步伐也并不一致。
华为方面算跑的比较快、比较前的——毕竟当别家还在手机“卫星通信”的时候，华为Mate 60 Pro已经升级为手机“卫星通话”，所用的卫星是中国航天科技集团有限公司五院抓总研制、中国电信运营的天通一号卫星。
从“通信”到“通话”，虽然看起来只有一字之差，但背后涉及的技术难度却不可同日而语。卫星通话本身并不是什么新技术，甚至可以说技术非常成熟，但是想把这项功能集成在轻薄小巧的民用手机上却难如登天，要求天线功率大、抗干扰性强。常规版卫星电话为了保证通话质量，都配有一根又大又长的天线，但这显然不符合现代智能手机的设计美学。如今华为可以实现卫星直连通话，说明华为在天线技术、功耗控制技术等方面一定取得了重要突破。
苹果方面算走得比较“稳健”——苹果公司选择Globalstar公司作为其卫星服务提供商，在iPhone 14系列机型中引入紧急SOS技术，使得用户可以在没有Wi-Fi和蜂窝网络信号的情况下，通过卫星紧急联系家人和救援人员。在最近的一份文件中，美国证券交易委员会公开披露了Globalstar向马斯克旗下的SpaceX支付6400万美元的消息。这笔款项将用于在2023-2025年期间发射卫星，进一步扩展苹果iPhone系列的SOS卫星服务。
卫星运营商们也不甘落后——2023年4月25日，美国手机直连卫星初创公司AST SpaceMobile宣布打通全球首个天基蜂窝语音通话。2023年6月，AST联合AT&T在夏威夷使用多个智能手机进行下载速度测试，初步速度达到10.3Mbps，达到4G水平，验证了天基3GPP技术向地面超过80亿部存量手机（unmodified smartphone）提供宽带通信的服务能力。
2023年7月25日，美国通信卫星运营商Lynk Global发布其基于卫星及存量普通手机双向语音通信的测试视频。视频显示，通过Lynk现有在轨卫星能够与普通移动电话进行语音通话。在此之前，Lynk与帕劳最大的移动通信运营商PNCC联合宣布，开始使用Lynk的卫星向该岛国提供手机直连卫星服务。PNCC 是全球首家为其用户推出 Lynk 手机直连卫星的移动通信运营商。
不可避免的挑战
虽然目前手机卫星通信正在蓬勃发展，但不可避免地也存在一些风险和隐忧。
标志性事件是高通与铱星终止手机直连卫星项目合作。在今年1月的CES展会上，高通首次发布了Snapdragon Satellite技术，选择的合作对象是老牌卫星公司铱星（Iridium），宣称这是全球首个基于卫星的双向消息通信解决方案，将会为旗舰级智能手机提供更多可能性，尤其是将基于卫星的连接带到下一代安卓智能旗舰手机中。
后续，业界未等到高通和铱星合作的旗舰手机问世，而是双方合作终止。铱星公司表示，两家公司成功开发并展示了这项技术，然而智能手机制造商尚未将该技术纳入他们的设备中。手机厂商未选择专用解决方案，其中一个原因是成本问题——高昂的成本要么需要手机厂商自身承担，要么需要消费者承担。
华为Mate 60 Pro“卫星通话”功能的资费问题此前就曾引发诸多争议，中国电信当时提供了两套收费标准：第一种收费标准，电信用户可以开通专属套餐，每个月的费用是200元，其中包含了200分钟的通话时长，如果超过200分钟的话，后续将按照1.6元/分钟收取，而卫星短信则按照0.4元/条收取。第二种收费标准，电信用户可以开通卫星通话功能，基础服务费是10元/月，不包含任何赠送的通话时长。如果后续使用了卫星通话，用多少收多少，国内卫星通话按照10元/分钟收取，国际卫星通话则按照20元/分钟收取！显然，对大多数消费者而言，这个收费并不便宜。
成本之外，还有许多其他挑战，比如频谱资源问题——SpaceX和T-Mobile的合作，需要T-Mobile拿出一部分1.9GHz频段（PCS频段）来建设卫星网络。卫星网络使用的频段肯定不能与地面4G和5G网络的频段相同，否则会产生严重干扰。因此，为避免干扰，运营商需单独为卫星网络划出一部分频段。但这带来了新问题，频谱是运营商最宝贵的财富，运营商需再次权衡这个卫星网络是否值得为之单独划出一段频谱资源。
另外，标准问题也不容忽视——当前的低轨卫星运营商似乎正在创建多个独立且互不兼容的低轨卫星星座，鉴于适当的轨道数量有限，运行成本高，理想的情况是低地球轨道系统能够与地面网络兼容互操作。也就是说，从低轨卫星系统接收的互联网接入服务应是与通过地面宽带或移动连接接收的连接类型相同的连接。在地面部分，它应该使用互联网工程任务组（IETF）、3GPP和其他标准化机构发布的开放标准。
行业媒体IoT Business News去年11月发表的分析认为，SpaceX正在押注开放物联网标准，卫星通信产业正从专项解决方案向标准化转变。
总而言之，卫星通信仍然是地面蜂窝网络连接的补充，但不会对现有蜂窝物联网市场形成替代。综合技术、成本、价值、监管、实用性等多方面的因素，“手机直连卫星”并达到与当前地面移动网络接近的体验，仍然任重而道远。
参考资料：
Starlink官网：https://direct.starlink.com/
SpaceX Launches First Direct-to-Cell Starlink Satellites for Service With T-Mobile，Via Satellite
SpaceX Launches First Direct-To-Cellular Capable Starlink Satellites,Mobile Internet
SpaceX launches first set of satellites with direct-to-cell capabilities,REUTERS
《手机直连SpaceX星链，颠覆还是炒作？》，网优雇佣军
《马斯克苹果都没做到！揭秘华为Mate60卫星通话强在哪里？》，物联网智库，Sophia
《突发，高通与铱星终止手机直连卫星项目合作，“捅破天”技术路线将走向统一？》，物联网智库，赵小飞
原文标题 : 华为苹果之后,SpaceX放大招！首批6颗直连手机卫星上天！
