这几天，关于卫星手机的新闻又火了。

根据媒体报道，9月6日即将发布的华为Mate 50系列手机，将具备“卫星通信能力”，在没有网络的地方，可通过卫星系统发送紧急短信。

无独有偶，另有小道消息声称：苹果的iPhone 13中，就有连接卫星的硬件。但是，苹果跟运营商没有谈拢合作方式，因此没有公开。在未来的iPhone 14上，这一功能很可能会实现。

言外之意，华为和苹果，都在发力“卫星通信”。似乎，新的“赛道”，又出现了。

那么，事实真的是这样吗？手机的卫星时代，真的开始了吗？

马斯克表示SpaceX的第二代星链卫星将可直接连接手机

SpaceX将与T-Mobile展开合作，从明年起新款星链互联网卫星将借助T-Mobile的5G网络提供广播、文本消息等通信服务，只要用户使用T-Mobile的网络服务、且手机支持5G网络，就可以直连星链互卫星接入运营商网络。SpaceX方面表示，即便没有可用的传统网络服务，只要你能清楚地看到天空，它就能让你发短信或彩信。而T-Mobile方面则确认，其用户的现有手机就能够使用这一卫星网络，不需其他的特殊设备。

对于科技行业相关信息有所关注的朋友或许还没忘记，去年夏季关于iPhone 13系列将支持卫星通信的消息，可以说是传得有鼻子有眼，但最终的结果，却是iPhone 13系列对卫星通信说了声“下次一定”。彼时iPhone将实现卫星通信功能这一传言，之所以很多朋友不信，原因就在于卫星电话其实并不是个黑科技、反而是一项极为成熟的技术，而卫星通信的成功与否和信号强度、天线增益、发射信号功率、接收器灵敏度等因素息息相关。

目前，卫星电话要求天线的功率大、方向性强、不易受干扰 ，因此通常只能在室外使用，并且相关设备还会配备一根非常显眼的天线。其实想想就能知道，不同于在城市中极为密集的4G/5G基站，人造卫星往往距离地面有上千公里，将数据传输到如此远的距离自然就需要更大的能量，现有手机的发射端是很难满足这个要求的。而星链目前所使用的网络接入设备，则依然是多年前就已十分常见的“卫星锅”造型。

那么问题来了，为什么马斯克敢于宣称在明年为美国的T-Mobile用户提供卫星通信服务呢？需要注意的是，联发科方面日前刚刚宣布，成功实现世界首次5G NTN（非地面网络）卫星手机连接测试，可让手机直接通过卫星信号上网。据悉，此次测试是由联发科与德国Rohde&Schwarz公司联合完成，是以3GPP Rel-17规范定义功能与程序为基准，但这也是在实验室环境下完成的，距离商用还有很漫长的道路。

事实上，马斯克所谓的手机可实现卫星通信，与大多数朋友理解的移动通信还有“亿点点”区别。大家理解的移动通信除了打电话外、最重要的应该是上网了，但此次马斯克所说的却是能提供“文本消息通信服务”，也就是短信、彩信和RCS（富媒体信息套件）媒体。换句话来说，SpaceX的卫星直连手机，只能做到手机通过卫星发短信的程度，是不能上网冲浪的。

为什么可以在手机本身不发生变化的情况下用卫星来发短信，其实主要得归功于SpaceX的第二代星链卫星，既然接收端的天线不能变，SpaceX就选择了增强接收灵敏度的方式、让卫星变身“顺风耳”。根据官方公布的信息显示，第二代星链卫星的通信载荷在原先Ku、Ka天线和星间激光链路的基础上，增加了一个面积达到25平方米的中频PCS频谱（mid-band PCS spectrum）天线，以实现与地面上手机的直接通信。

每个中频PCS频谱天线将在地面形成一个通信单元格、通信带宽为2-4Mbits，单元格中的手机将可以通过直连卫星实现通信。显然，几个Mbits的带宽只配被称为“小水管”，但对于以文字为主的短信而言就足够。无独有偶，美国的AST SpaceMobile此前也使用了类似的方案，通过在近地轨道部署拥有450平方米巨型相控阵天线的卫星，实现了普通手机4G/5G频段高增益信号的发射和接收。

然而，这套方案并不是没有缺陷。由于信号的衰减和遮蔽，注定了想要在室内用手机直连卫星不太可能。再者，如何在有限的频段上完美消除同频干扰，以保证覆盖率同样也是一个巨大的挑战，要知道T-Mobile在美国可拥有上亿用户，而在绕着地球轨道运行的SpaceX卫星目前只有约2845颗。当然，马斯克可能也没有想要为全美国的T-Mobile用户提供服务，可能只是希望提高星链网络的覆盖率。

彻底解决信号盲区问题，无论用户身处何地只需要抬头仰望天空就能联络上外界，这可能才是马斯克的愿景。目前在全球范围内，3G/4G/5G移动通信覆盖的陆地范围仅约为30%，并且无法覆盖诸如沙漠、戈壁、海洋、偏远山区和两极等区域。而传统移动通信网络覆盖不到的区域，无疑就是卫星电话的市场，也是马斯克或T-Mobile这类移动运营商所垂涎的市场。

手机直连卫星与卫星互联网的区别

广义上讲，手机直连卫星系统也可以属于卫星互联网。但手机直连卫星与Starlink、OneWeb、Kuiper等典型的卫星互联网系统有着重大不同。正如上节所述，手机直连卫星重点是解决个人移动通信问题，而Starlink、OneWeb、Kuiper等系统是解决“团组”通信问题，它们大致上是与地面固定宽带业务相对应的，主要承担WiFi热点、各类HUB和地面移动基站等的信息回传。

这种业务属性的不同决定着其市场空间的不同。假设未来6G实现了使用同一终端接入地面和卫星移动通信系统，那么手机直连卫星的市场空间就是手机的市场空间。2022年全球人口近79亿，每人1部手机，那么手机直连卫星潜在的市场空间就是79亿。

Starlink、OneWeb、Kuiper等典型卫星互联网系统的主要市场是目前没有连接互联网的29亿人（ITU最新数据）中的一部分。我们可以用目前已经有互联网连接的较发达地区的手机和固定宽带数据进行估算。目前全球手机用户总数为52.2亿，全球固定宽带总数为12.2亿，手机和固定宽带比为52.2︰12.2≈4.3︰1。按照这个比例，尚未接入互联网的29亿人中固定宽带需求量约为6.8亿。假设随着地面基础设施的完善，地面光缆电缆占据一半市场，以Starlink为代表的卫星互联网系统（包括低轨、中轨和高轨）的潜在市场总空间为3.4亿，这是卫星互联网系统发展的天花板。

手机直连卫星面临的挑战

目前，手机直连卫星仍然面临许多挑战，如果不能有效跨越，手机直连卫星将很难走向大众，仍会像现在的铱星、Globalstar、Inmarsat等系统一样，主要应用在应急和VIP市场。

（一）低成本宽带卫星

无论采用哪一种技术路线，手机直连卫星的第一大挑战就是如何实现低成本的卫星对手机的宽带通信。以Starlink为代表的卫星互联网系统，技术难度在卫星和终端之间进行平衡设计，目前宽带卫星已经实现低成本，虽然终端仍比较贵，但总体上具备了进入大众市场的能力。而手机直连卫星，技术难度全在卫星上，要实现宽带通信，卫星天线巨大，卫星功耗、重量也非常大，传统卫星移动通信系统没有很好地解决这个问题，未来的系统也未必能够解决这个难题。Lynk的试验通信速率非常低，还不能说明问题；AST提出的宽带通信方案尚未经过试验验证，能否工程实现还是个未知数。没有低成本宽带卫星解决方案，手机直连卫星将很难进入大众市场。

（二）频谱资源

要实现宽带通信就需要较多的频率资源。Ku、Ka和Q/V频段资源丰富，但受限于终端天线尺寸和链路预算，以及ITU的落地功率限制规则，这些频段现在还不能用于手机直连卫星。

L和S频段（1.5-2.5GHz）是手机直连卫星的最佳使用频段。主要原因如下：

一是L和S频段的频率低并且终端使用全向或半全向天线，易于采用地面网络的空中接口，终端的外形尺寸和成本结构也符合未来6G的同一终端设备要求；

二是L和S频段卫星和地面移动通信频率主要是按照FDD分配的，即适合地面信道环境也适合卫星信道环境。

目前，L和S频段只有少量频谱资源可用于卫星系统，大部分频率为地面移动通信使用。从历史上看，卫星移动通信和地面移动通信的频段是以独占方式分配的，基本上是完全独立使用。要实现手机直连卫星宽带通信，需要突破现有规则，即准许在卫星频段部署地面网络，也准许在地面移动通信频段部署卫星系统。

（三）通信标准

第一条技术路线需要自己制定或者改造现有的通信标准，最佳走向是将专用标准推广融入国际标准；第三条技术路线就是参与和等待3GPP标准。AST和Lynk两家公司宣称的第二条技术路线，完全采用地面网的空中接口，不对软件进行任何更改，这是个值得商榷的提法。

为了避免码间干扰等现象的产生，地面移动通信系统设置了time advance机制或者类似的机制来保证信号准时到达基站，time advance的最大值决定了终端与基站之间的最大距离。GSM、CDMA、TD-SCDMA、WCDMA的最大通信距离可以超过100公里，而LTE和5G最大通信距离只有几十公里。另外一个问题是4G和5G大多采用TDD模式，当考虑TDD模式时，需要一个保护时间来防止终端同时发送和接收。这个保护时间直接取决于终端和基站之间的传播延迟，由于卫星系统传播延迟大，需要修改现有的地面移动通信协议。

如果AST和Lynk试验是基于2G和3G技术，不对手机做任何修改是有可能做到的，但如果使用TDD模式的4G和5G技术实现手机直连卫星的宽带通信，需要修改现有4G和5G技术标准，手机端也需要相应的新协议芯片支持。AST和Lynk宣称的完全采用地面网的空中接口，不对软件进行任何更改，可能只适合于2G和3G窄带通信，而不适合于以TDD模式为主的4G和5G宽带通信。

结语

洋洋洒洒说了那么多，大家应该看明白了。卫星通信，是完全无法取代地面蜂窝通信系统的。如果有人告诉你通信卫星会取代基站，要么是傻，要么是坏。

作为一项特殊的通信技术，卫星通信的角色定位，仍然是地面蜂窝通信系统的补充。

卫星通信的应用领域有三类：

1、在人烟稀少地区，在光纤和基站不方便布设的地区，卫星会有很大的作用。在国外，在国内的中西部，这种地区还有很多。对于一些户外爱好者，还有矿产勘察、自然保护等特殊工作人群，卫星电话很有用。

2、海洋以及天空场景，例如航海船舶、民航飞机，对卫星通信有强烈的需求。尤其是民航，这几年商务人士等高价值人群，对空中通信需求很大，这类应用发展很快。

3、应急救灾场景。当发生地震、洪水等自然灾害，地面通信系统失灵，就需要借助卫星，进行应急通信。

大家在看待卫星通信的时候，一定要理性、客观。它的市场体量，和蜂窝移动通信根本不是一个级别。但是，它面对的细分市场，确实有很大的发展空间。

这些年，3GPP的NTN（Non-terrestrial networks，非地面网络项目），还有SaT5G、TC12，都在研究空地一体化通信。

我觉得，市场潜力是有的，但是并不没有想象中那么大。尤其是NTN，主要侧重的是卫星通信与5G的融合，是卫星对5G的补充。并不是脱离蜂窝通信，另起炉灶，大家应该有基本的了解。

对于卫星通信，除了技术瓶颈之外，还涉及到法律、环境、政治等一系列因素。限于篇幅，就不一一介绍了。

文章来源： 银河航天漫游指南，三易生活，鲜枣课堂