当前，新一轮科技革命和产业变革正在加速，重大前沿技术和颠覆性技术不断涌现。 特别是在卫星通信领域，以卫星直连手机为代表的国内高端产品国际竞争力明显增强。
近日，工信部等七部门联合印发《关于推进未来产业创新发展的实施意见》，提出展望6G、卫星互联网、手机直联卫星等关键技术布局。
有专家表示，在这场卫星通信产业“阵地之战”中，谁能引领手机直连卫星的轨道，谁就能占据未来6G时代非地面通信标准制定和规则塑造的制高点。
智能手机的新标准设备
如今，卫星通信正逐渐成为高端智能手机的新标准。 2023年8月，华为推出了全球首款用于卫星语音通话的智能手机Mate60Pro。 同年年底，OP-PO和荣耀也在同一天发布支持卫星通话的**手机，赶上华为。
在此之前，2022年9月，华为在其Mate50手机上推出了北斗卫星消息功能，允许用户通过北斗卫星发送文本和位置信息。 这标志着大众消费手机首次在不依赖任何外部设备的情况下直接集成卫星通信。 大约在同一时间，苹果还为其 iPhone 14 添加了卫星消息紧急呼叫功能，该功能仅限于向指定的通信者发送消息，无法接收回复。 消费级移动电话的卫星通信竞赛已经开始。
中国电信卫星应用技术研究院工程师何晓在接受《中国城市报》记者采访时表示：“华为实现卫星短信通信后，也通过天通卫星技术实现了卫星语音通话，进而发展到卫星数据传输，并逐步提高传输速率。 ”
他进一步介绍，目前短信和语音主要通过高轨道卫星实现，而数据传输则更依赖低轨道卫星，最终目标是将卫星通信功能完全集成到手机中。
在过去的几十年里，卫星通信一直处于便携式专用终端时代，在此期间，铱星、Globalstar、Via-Sat等卫星系统相继出现。 然而，长期以来，卫星通信专用终端由于体积大、功能单一，并没有发生重大变化。 就连美国太空探索公司SpaceX的Starlink，也依靠专用设备接入互联网，移动时无法通话。 业内专家普遍认为，卫星通信终端用户基数小，加上难以形成规模和降低成本，限制了产业链上对装备改进的大投入。
在更大层次上推动卫星通信商业应用的关键是激活消费市场。 目前，手机与卫星的直接连接主要通过三种技术路径实现：第一种是将现有卫星通信技术集成到手机中的“老卫星新机”模式，第二种是“新星老机”模式，即开发新的专用卫星与现有手机兼容; 三是“新星新机”模式，按照国际标准设计下一代系统。其中，依靠现有高轨卫星等成熟卫星系统的“老卫星新机”模式，被认为是一种可以快速投入市场的方式。 据悉，华为、荣耀、OPPO等品牌已经推出或即将推出卫星通话手机，都采用了这一技术路线，在中国电信运营的天通卫星的基础上开发新机。
北京乾宇宇咨询有限公司创始人蓝天一表示：“手机厂商在轨道上使用卫星，改变不了多少，只能在地面终端上改得更紧密，所以这一轮卫星通信热被手机厂商推了出来。 ”
蓝天翼指出，此次技术实施的核心突破点是将天线、射频、基带等组件组成的卫星专用终端通信系统集成到体积小、功耗低的轻薄移动设备中。
最后，要完成手机与卫星的直接连接，运营商需要在网络端进行调整和优化。 何晓说：“实现手机卫星通话的原理是手机直接连接到卫星，卫星将信息不分青红皂白地发回地面站，地面站接收并完成分析后，将其传输到核心网，最后通过核心网拨到4G和5G基站，实现与目标的连接。 ”
何晓还提到，中国电信已经实现了卫星网络和地面网络协议的统一，并在该领域获得了42项专利。
目前，2021年新成立的中国卫星网和包括银河宇航在内的多家商业航天公司正在积极布局低轨卫星互联网，并尝试构建星地融合的试验网络。
如何“刺破天空”。
根据中国电信2023年11月发布的“5GNNTN技术***数据”，全球80%以上的陆地面积和95%以上的海洋区域仍缺乏地面网络覆盖。 卫星通信可以更好地弥补地面通信系统由于地形限制而难以覆盖的事实。
天通卫星于2016年开始民用化，中国电信成为中国唯一持牌卫星通信运营商。 何潇表示，中国电信在过去几年中开发了35个专用终端，涉及车载、船载、机载等多个应用领域。 为了突破增长瓶颈，中国电信也从专用领域转向大众消费市场，开始验证手机直连卫星的可行性。
2021年12月，中国电信率先与终端、芯片等厂商合作，梳理相关流程。 何潇表示，当时业界面临两个选择，一是将现有的天通卫星专属解决方案整合到手机中，二是采用国际标准化组织3GPP牵头的非地面网络（NTN）解决方案。
何晓对《中国城市报》记者说：“没有什么是现成的。 卫星和核心网需要大修，芯片行业还没有公认的商用解决方案。 ”
最终，在华为的支持下，基于天通现网的直连模式，双方通过反复的网络联合调配和终端地面信号测试，成功验证了商用的可行性。
要开发具有卫星通信功能的智能手机，首先要解决的问题是要认识到手机天线位于3距离天通卫星连接6万公里。 为了应对这一挑战，华为通过在主板周围分布手机天线、增加天线数量、调整空间天线布局以优化信号接收和传输等方式，展示了其在卫星通信领域的自主研发能力。
何晓透露，中国电信原本打算保留外置天线，但华为坚持必须有突破。 经过两家公司的联合研究，终于实现了今天手机的设计。 此外，中国电信还对网络侧进行了优化，降低了手机侧对天线的要求，如降低语音传输速率、提高网络容量等。
芯片小型化是另一个挑战。 何潇指出，原来的卫星终端芯片模组需要占据普通手机一半的面积，但通过产业链各方的通力合作，这个尺寸已经大幅压缩，现在已经达到了只有100平方毫米左右的尺寸，大致相当于一个指甲的面积。
虽然卫星通信模块会增加手机生产成本，但何晓指出，智能手机出货量大可以更有效地分摊成本。
经过一系列的测试和调优，2023年上半年，手机直连卫星终端侧已基本完成。 蓝天指出，华为的尝试起到了示范作用，证明了这一目标的可实现性，并激励了其他厂商积极探索不同的技术路径。
值得一提的是，荣耀在两年前还启动了名为“红岩”的手机直连卫星解决方案的开发和验证项目。
有望成为万亿元市场
目前，中国手机厂商普遍采用的“老明星新手机”方案存在产能有限、成本高等固有制约因素。 随着卫星移动电话的增加，天通卫星的带宽能否有效承载？
市场研究公司Omdia电信战略高级首席分析师杨光指出，目前的“老卫星新机”模式依靠专用芯片和链路与卫星通信。 该专有系统独立于地面 4G 和 5G 等蜂窝网络运行，用户需要手动切换才能拨打卫星**。 相比之下，AST和SpaceX计划部署的第二代卫星则采用“新星旧机”模式，即借用运营商现有的频段实现卫星发射和接收信号，可以快速启动卫星通信业务，最大限度地利用存量手机市场。 然而，该模式对卫星研发能力提出了更高的要求，实施也面临诸多挑战。
事实上，已经送入轨道的卫星很难通过改造来增加容量，只能通过地面侧芯片和网络改造来提高现有容量的利用效率。 例如，在天通方案的实施中，为了最大限度地提高中文语音和语调频段的保真度，通话语音带宽被压缩了近97%。
目前，华为Mate60Pro建议卫星通话时长为五分钟。 这种局限性部分是由于天通卫星本身是专业卫星，传输资源有限，只有30%左右的容量分配给民用通信; 同时，在进行卫星通话时，手机中相关的卫星通信模块会产生更高的功率，从而造成散热问题。
杨光认为，从理论角度来看，以3GPP为首的NTN技术路线可能是更好的路径选择。 一旦NTN标准统一，一旦技术和商业模式运行起来，就可以依靠全球年出货量超过10亿部手机快速降低成本。 在NTN技术路径下，卫星网络将与地面网络有机融合，用户在拨号时无需手动切换网络。
《中国城市报》记者从荣耀研发部获悉，终端厂商在内部推进研发时，很有可能会在多个点进行推广验证，不会单独“押注”某条技术路径。 目前，无论是运营商业务的成熟度，还是落地手机技术的实际应用成熟度，依靠天通卫星的解决方案都是最可行的。
无论技术路径如何，卫星通信进入消费市场已成为不可阻挡的趋势。 银河宇航星座通信系统架构师林广荣认为，全球有超过52亿的手机用户，即使只有少数用户愿意为卫星通信服务支付额外费用，也代表着巨大的市场潜力。 他指出，向偏远地区提供卫星互联网服务的前景比卫星通话更清晰。 因为在很多偏远地区，卫星互联网比拉光纤、建设基站的地面部署成本更经济可行。
林广荣表示，未来卫星通信产业有望成为万亿元市场。 它不仅可以丰富海洋通信、石油勘探、应急救援等特殊应用场景，还可以填补全球80%以上的陆海通信网络空白。 这将激发运营商、零部件制造商、设备制造商等全产业链的创新动力，从而推动整个行业的进步。
《中国城市报》记者孙雪飞.