手机直连卫星通信，成为今秋手机行业热门话题，这究竟是一门什么技术？又是否会给行业带来“捅破天”的巨变？
采访专家：
谢 军（北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师）
王淑芳（中国交通通信信息中心导航中心副主任）
9月6日下午，华为举办发布会，Mate50系列新机正式发布。新机最引人注目的，当数其与北斗卫星直连通信的功能，华为CEO余承东把这项技术形象地称作“向上捅破天”。
▲9月6日，华为常务董事余承东在发布会上表示，Mate 50系列将支持北斗卫星消息 （图片来源/华为官网）
无独有偶，9月8日凌晨1点召开的苹果秋季新品发布会上，iPhone14手机也将带有卫星SOS紧急联络功能。不同于华为的仅支持发送不支持接收短文本的情况，苹果可以支持收发信息，不过这一功能仅限美国和加拿大使用。
▲9月8日，苹果公司首席执行官蒂姆·库克在苹果发布会上称，iPhone 14带有卫星SOS紧急联络功能 （图片来源/苹果官网）
华为和苹果为何将关注点聚焦在“卫星通信”上？它是不是下一个手机厂家 “必争之地”？
手机卫星“握手”不易
根据华为官方消息，搭配该技术的Mate50系列，支持北斗卫星消息硬件能力，当用户身处荒漠无人区、出海遇险、地震救援等无地面网络信号覆盖环境下，可通过畅连APP将文字和位置信息向外发出，与外界保持联系。
对于这一在发布会前就被冠予“捅破天”名衔的技术，余承东在发布会上自豪地宣称，“华为Mate50是业界首款支持北斗卫星消息的大众智能手机。华为Mate50系列开启了大众卫星通信时代”。
▲卫星通信技术其实早就有 （图片来源/华为官网）
而全新发布的iPhone14手机，也可连接卫星并在15秒内发送紧急求救信息；而收购魅族的吉利星纪时代公司宣布，将推出全球首款直连低轨卫星消费级手机；甚至谷歌方面也表示，最新更新的安卓14系统，将支持手机直连卫星通信。
手机直连卫星通信，无论以怎样的方式实现，都是技术层面的巨大进步，在智能手机市场增长乏力的大背景下，为行业注入了一针强心剂，也有望成为全新通信时代开启的重要标志之一。
手机如何直连卫星？传统的手机通信主要依靠地面基站与电信网络连接，但连接卫星通信以后，手机可以“抛弃”基站，直接与天上的通信卫星相连接，卫星负责接收和转发信号，并对信号进行放大。
卫星通信并不是什么新技术，因为早在1964年，第一颗商用卫星就发射成功了，此后卫星通信技术蓬勃发展，以中、低轨道卫星星座系统为空中转接平台，卫星移动通信系统发展迅速。
数据显示，到2021年，全球共有7942颗在轨卫星,通信卫星为2867颗,占比为63%。卫星通信已成为地面通信的良好补充，并在诸多行业当中发挥了重要的作用。
像公众熟知的“卫星电视”“卫星宽带”都是卫星通信的典型案例。还有卫星电话方面，它常被用于地质勘探、远洋运输、森林巡护等领域，供给特殊人群使用。汶川地震时，第一批救援人员就携带卫星电话进入震区，在通信中断的条件下，取得与外界的联系。
卫星电话对硬件要求比较苛刻，必须做到功率大、方向性和抗干扰性强。常见卫星电话一般体积都不小，且配备了一根较长的天线，只能在户外场景使用，即便如此，通信效率依然不高且价格昂贵。
可以设想一下，假如智能手机拥有与卫星直接连接的功能，爬野山、探险的驴友在没有卫星电话的前提下，也能直接与外界取得联系。遇险时通过卫星通信功能紧急求救，还能发送位置信息，最大程度地避免灾难发生。
但卫星电话并非智能手机，后者想要与卫星直连“握手”，实则门槛不低，在技术上并不容易实现。把智能手机和卫星电话二合一，手机厂商必须攻克移动通信编码和高灵敏度信号捕获等多项技术，但智能手机体积非常小，想要容纳高功率的射频器件非常困难，强行嵌入相关芯片模块，可能会让智能手机体积变大，需要进一步优化设计。
技术层面以外，北斗三号工程副总设计师、卫星首席总设计师谢军向记者表示，智能手机目前尚不具备大量的应用场景，普通公众也鲜有需要卫星沟通的需求，供需关系不平衡，也是制约手机卫星直连重要因素之一。
通信行业观察家项立刚接受媒体采访时表示，卫星通信技术比较成熟，但它在普通商用手机上使用还是比较难的，正因为比较难，而且又有用，所以两者的结合才有意义。不过，项立刚同时提醒，两者结合目前还有很多技术问题需要去解决，“没有我们想象的那么成熟。”
“比如卫星通信系统本身就比较复杂，我们常见的卫星电话都有一根非常长的天线，这根天线也会改进放在手机里，势必会侵占其他零部件的位置，产生更大能耗，如何平衡是个考验。”项立刚说。
技术进步推动北斗融合
事实上，北斗卫星系统应用在智能手机上似乎“早有先例”，而最后结果则以失败告终。
2019年，国内手机厂商联想发布了Z6青春版手机，采用华大北斗HD8040芯片，宣称可支持北斗短报文系统，且支持北斗双频定位，连续定位的功耗下降30%，远超传统双频GPS。
不过到了实际应用场景，或许因为技术壁垒并未攻克，又或许有其他不可描述的原因，Z6手机并未实现上述功能，甚至公司高管也不清楚“系统如何使用”，所谓的卫星手机被指责为“虚假宣传”“营销噱头”。
此次华为发布的新机，是否意味着公众从此可以和北斗“愉快地玩耍”了？中国交通通信信息中心导航中心副主任王淑芳表示，在导航领域，北斗早就应用在智能手机当中了，但通信功能还是第一次实现。
“此次华为Mate50实现的，主要是北斗短报文功能，并不是说从此智能手机完全抛弃基站，变成了一款卫星电话,公众也不应把北斗短报文和真正意义上的卫星通信画等号。”
据了解，短报文功能，是北斗系统区别于其他全球卫星导航系统独有的特色服务，即通过北斗卫星作为中继节点，在没有基站信号时将预警信息通过卫星传输给用户，广泛应用于救灾减灾、野外救援、远洋渔业等行业，通常而言，北斗短报文用户每分钟仅能发送一帧报文，报文长度不超过78字节。
虽然华为方面并未过多解释如何在手机上实现短报文功能，但今年7月一则新闻似乎已经揭示了答案——中国兵器工业集团有限公司、中国移动通信集团有限公司、中国电子科技集团有限公司以及国产手机厂商，联合完成了国内首颗手机北斗短报文通信射频基带一体化芯片研制。
王淑芳表示，从导航功能到通信功能的转变，无论手机厂商是否有“宣传”甚至“炒作”成分在，这其中的技术突破是不能否认的，也是北斗系统在大众应用领域的又一重大突破。
但另一方面，王淑芳也强调，技术实现与应用实现往往不在一个维度当中，技术上虽然取得突破，但应用层面还有很多挑战尚未完成，短时间内依然制约用户使用体验。
▲应用北斗导航系统的卫星手表 (图片来源/新华社)
比如说，理想当中的状态是，如果手机使用了北斗短报文功能，两用户之间就可以借助空中通道直接短信文字对话。但事实上，Mate50系列仅支持发送消息，不支持接收，且需要在空旷、无遮蔽的环境当中使用。即便如此，该功能目前也没有正式“上线”，来自华为官方消息表示，需要等待HOTA更新支持，通过畅连App进行激活。
至于公众关心的利用北斗卫星打电话、甚至使用上网服务，北斗短信系统容量有限，还不足以完全支撑，更多情况下只能是地面通信的必要补充。北斗最基本的功能是导航和授时，其短信功能，有别于带宽容量较大的通信卫星，打卫星电话还是建议用专门的卫星电话手持机。
“目前手机连接北斗卫星，实现的是手机上卫星通信有和无问题，这和十几年前非智能手机使用GPRS上网服务有些类似。当下北斗短信，最重要的是实现地面通信的补充功能，与用户理解的直连通话不太相同，需要有一个客观的认知。”王淑芳说道。
低轨卫星迎发展机遇
因此，卫星通信虽然已经成熟，但当下在民用消费市场，它所扮演的角色定位，仍是地面蜂窝通信系统的补充。
但正所谓“天上一小步 地下一大步”以华为、苹果为代表，众多手机厂商瞄准手机“星联网”并非空穴来风：在市场层面，手机星联网的发展，和自动驾驶高精度定位一样，打开更多民用领域的市场，给卫星通信产业上下游发展增添巨大活力。
甚至“星联网”无形中还助推了6G通信概念的成型——把核心放在卫星通信商，依靠不同轨道、不同种类、不同性能的通信卫星，实现手机信号全球覆盖。
在技术层面，低轨卫星迎来良好发展机遇，为手机与卫星早日实现真正意义上的“握手”创造了便利条件。
当下，根据平台高度可以把卫星分为高轨、中轨和低轨。不同轨道卫星作用不同，例如风云气象卫星属于高轨卫星，北斗导航卫星属于中轨道卫星。以前卫星发射成本较高，想扩大卫星的覆盖范围，就必须把卫星放得更高，但距离过远也带来了信号不佳的问题，在通信领域尤为明显。
现在随着技术的成熟，发射卫星的成本有所下降。以马斯克Space-X为代表的民营公司，采用火箭回收技术，降低了卫星发射成本，使得更加适合通信的“低轨道通信卫星”大量铺设。
业内大名鼎鼎的星链计划，就是大量向太空中发射低轨卫星。今年7月，搭载了46颗星链卫星的“猎鹰九号”发射升空，这一次发射成功后，马斯克的星链计划已经发射了2800颗卫星，但这距离最终4万颗的目标尚有一定差距。
无论是北斗短报文还是低轨卫星通信，都是卫星互联网不可或缺的技术支撑，北斗只是一个开始，率先实现了自主可控的卫星互联功能，但仍然受北斗短信容量限制等技术制约。在王淑芳看来，未来手机“星联网”想实现更大范围的应用，北斗卫星要与低轨通信卫星协同，成为万物互联的技术选择和实现路径。
她解释说，国内低轨卫星产业虽然起步较慢，但近年来发展十分迅速：2021年，注册资本100亿元的中国卫星网络集团在雄安成立。2022年，星网集团开始启动卫星通信地面网络建设，同时筹备商业火箭发射基地建设，展现出良好的商业化前景。
市场数据显示，2021年，我国卫星通信市场规模达757.7亿元，细分领域大众消费通信服务市场规模为614.9亿元，但卫星移动通信服务市场规模只有29.8亿元，称得上是“小荷才露尖尖角”。
无论采用哪种方法，如果能将专业卫星通信与大众化智能终端有机结合，势必打开了一个全新的通信阶段。王淑芳认为，一个全新的空天信息产业也将加速崛起，这有望进一步扩展经济、民生等领域的市场空间，为经济增长带来更多新动能。
Tips：消费者要为此多花钱吗？
值得一提的是，目前一部卫星电话的价格及资费标准并不亲民。记者注意到，在电商平台上，一部便携卫星电话的价格多在五千元到一万元之间，有的甚至高达数万元。资费方面，以在中国使用海事卫星电话为例，除交200元入网费外，接打每分钟费用约为1.8元。
那么，手机支持卫星通信后，用户要为此买单吗？
通过普通手机使用卫星通信，用户一定是要多付费的，这部分高成本手机厂商恐难以承担，但具体通过什么途径收费还不明确。“可能最终还是由运营商来代收，毕竟对用户来说，在运营商之外再设一个收费体系，比较麻烦。
通信行业观察家项立刚也认为，通过普通手机使用卫星通信，用户一定是要多付费的，且资费不会便宜。“目前收费方式不确定，可能会走运营商渠道，但肯定不会很便宜。因为它需要很高的运营维护成本，而且这个资源比较稀缺，相应的门槛也会很高。具体形式，按条收费的可能性比较大。”项立刚说。
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