近年來，隨著衛(wèi)星制造水平提升、發(fā)射成本降低、人類活動邊界拓展以及行業(yè)應用需求激增，衛(wèi)星通信領域迎來了前所未有的發(fā)展機遇，手機直連衛(wèi)星成為全球發(fā)展熱點，彌補了傳統(tǒng)移動通信在覆蓋、網(wǎng)絡可靠性等方面的不足。
自我國率先推出基于高軌天通衛(wèi)星的華為Mate 60 Pro手機直連業(yè)務，各國均在加快布局步伐。手機直連衛(wèi)星是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的重要應用場景之一，美國、歐洲、俄羅斯等國已啟動建設衛(wèi)星基礎設施底座，以實現(xiàn)手機直連衛(wèi)星更廣闊的網(wǎng)絡覆蓋和更高效的數(shù)據(jù)傳輸服務。本文將選取重點國家進行發(fā)展進展分析，并給出我國未來發(fā)展建議。
國外主要國家手機直連衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀分析
1.美國：探索多種手機直連衛(wèi)星技術實現(xiàn)路線，促進業(yè)務商用落地
美國在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設及手機直連衛(wèi)星通信發(fā)展方面走在世界前列，在美聯(lián)邦通信委員會（FCC）政策大力支持下，目前呈現(xiàn)定制終端直連、存量終端直連、基于3GPP 5G NTN標準的終端直連模式多種技術路線并進，國內外廣泛合作的市場格局，極大推動了手機直連衛(wèi)星的商用落地。
前期，美國衛(wèi)星通信運營商Globalstar、Iridium分別與蘋果、高通合作，探索基于私有協(xié)議的定制終端直連模式。該模式主要改變手機端，通過在手機內增加適應衛(wèi)星體制協(xié)議的芯片，使手機能搭載衛(wèi)星通信功能。截至目前，蘋果衛(wèi)星SOS服務已在美、英、法等14個國家上線，但高通已于去年11月終止了與Iridium的手機直連衛(wèi)星項目合作，原因是該方案采用的并不是基于標準方案的技術，而是定制手機專用解決方案，不利于該業(yè)務長遠發(fā)展。
隨著低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設不斷完善、大型相控陣天線技術發(fā)展迅速，以SpaceX為代表的衛(wèi)星公司重點探索存量終端直連路線，即不改變手機終端，通過定制衛(wèi)星和基站適配蜂窩終端和空口協(xié)議以實現(xiàn)存量手機接入衛(wèi)星網(wǎng)絡。且在今年3月14日，美FCC通過了太空補充地面覆蓋新規(guī)則的提案，批準SpaceX、AST SpaceMobile和Lynk Global等衛(wèi)星運營商使用有合作關系的地面電信運營商頻率資源，為存量終端直連路線提供了有力支持，極大推動了星地頻率共用的進步。以SpaceX為例，通過與T-Mobile合作獲取地面頻譜資源，利用其“星鏈”低軌衛(wèi)星星座為用戶提供短信和語音服務，預計2025年提供數(shù)據(jù)服務。截至2024年7月SpaceX已累計發(fā)射具備手機直連衛(wèi)星功能的“星鏈”衛(wèi)星超100顆，具備開展商業(yè)服務的基礎，目前已在北美、日本、新西蘭和加拿大等地同步推進商業(yè)落地合作。
圖1 采用存量終端直連模式的美國衛(wèi)星運營商動作
上述公司采用的兩種模式均沿用了現(xiàn)有標準，目前3GPP已允許將衛(wèi)星業(yè)務納入其非地面網(wǎng)絡標準，基于3GPP 5G NTN標準的終端直連模式或成未來發(fā)展必然趨勢。美國omnispace主攻該技術路線，omnispace擁有NTN標準的N256（S-band:1980-2010 MHz / 2170-2200 MHz）衛(wèi)星通信頻率，并采用5G NTN標準建設低軌衛(wèi)星星座，預計在2026 年利用300顆低軌衛(wèi)星提供初始服務。
2.英國：推進低軌衛(wèi)星建設計劃，領先企業(yè)已推出直連衛(wèi)星手機商用
英國在手機直連衛(wèi)星領域展現(xiàn)出積極姿態(tài)，通過與SpaceX等領先企業(yè)合作，加速推進OneWeb衛(wèi)星計劃。該戰(zhàn)略旨在利用低軌衛(wèi)星構建全球高速電信網(wǎng)絡，增強偏遠地區(qū)的通信覆蓋，降低通訊成本。
在低軌衛(wèi)星建設過程中，英國加固手機制造商 Bullitt已同步推出基于高軌衛(wèi)星的支持衛(wèi)星直連的智能商用手機，通過與硅谷初創(chuàng)公司Skylo及Inmarsat等地球靜止軌道（GEO）運營商的合作，該手機可以在蜂窩網(wǎng)絡覆蓋范圍外發(fā)送和接收短信。
此外，Bullitt還宣布與聯(lián)發(fā)科合作推出支持雙向衛(wèi)星通信的手機，探索5G NTN終端直連模式。Bullitt率先使用了聯(lián)發(fā)科的MT6825 3GPP NTN芯片組，還開發(fā)了專有軟件和服務組件，以提供OTT衛(wèi)星消息服務。目前，摩托羅拉defy 2和CAT S75兩款智能手機型號均采用了聯(lián)發(fā)科3GPP NTN 芯片組支持 Bullitt 衛(wèi)星通信服務。
3.俄羅斯：啟動“球體”項目計劃并著手構建手機衛(wèi)星直連系統(tǒng)
俄羅斯“球體”衛(wèi)星星座項目于2018年提出，由運行在不同高度的多種衛(wèi)星組成，包括通信衛(wèi)星、互聯(lián)網(wǎng)寬帶衛(wèi)星、物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星以及遙感衛(wèi)星，具備衛(wèi)星通信服務、對地觀測等不同功能。相比于星鏈，“球體”衛(wèi)星星座更為復雜，讓俄羅斯擁有了“最現(xiàn)代化的太空通信和監(jiān)控系統(tǒng)”。2023年，俄羅斯聯(lián)邦航天局開始在“球體”基礎上構建由數(shù)百顆衛(wèi)星組網(wǎng)的低軌星座，用于提供手機衛(wèi)星直連服務，部署高度約為2000千米，以解決遠北地區(qū)、高速公路和偏遠定居點的通信問題。
表1 “球體”星座衛(wèi)星部署情況
我國手機直連衛(wèi)星布局情況對比
當前我國主要由中國電信運營的天通一號衛(wèi)星提供手機直連衛(wèi)星服務，支持華為、榮耀、oppo等多型號手機終端，服務覆蓋全國范圍。本文將從低軌衛(wèi)星基礎設施建設、技術實現(xiàn)路線、業(yè)務商用落地三方面對國內外手機直連衛(wèi)星的發(fā)展布局進行對比，并給出相應策略建議。
1.低軌衛(wèi)星基礎設施建設：我國相較歐美起步較晚，仍處前期布局和追趕階段
低軌衛(wèi)星具備制造成本低、鏈路效率高的特點，在手機直連衛(wèi)星實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信方面呈現(xiàn)時延小、速率高等優(yōu)勢。目前，雖然我國正積極推進巨型低軌衛(wèi)星星座計劃，但多處于前期布局和規(guī)劃階段，較歐美仍存在時間差距。自21世紀初歐美國家便已著手低軌衛(wèi)星基礎設施底座建設，如美國SpaceX的Starlink項目和英國OneWeb等，預計2027年全面完成建設。而我國的巨型低軌衛(wèi)星星座計劃如“GW”仍處建設早期階段。且歐美在衛(wèi)星制造、發(fā)射以及網(wǎng)絡運營等方面有較成熟的產業(yè)鏈，我國在衛(wèi)星產業(yè)基礎上仍需大量技術試驗與積累。
2.技術實現(xiàn)路線：我國以定制終端直連為主，國外已探索5G NTN終端直連模式
我國的手機直連衛(wèi)星實現(xiàn)路線主要采用定制終端直連模式，2023年由中國電信主導推出了全球首款支持衛(wèi)星通話的大眾智能手機華為mate 60 Pro，今年仍在不斷豐富機型，在這一路線的發(fā)展上我國模式已較為成熟，但基于5G NTN標準的終端直連模式仍在測試和上星試驗階段。而美國則呈現(xiàn)出多樣化的手機直連技術發(fā)展路線，各種技術路線并行發(fā)展、相互競爭，推動著手機直連衛(wèi)星以更優(yōu)的方式部署和實現(xiàn)。且對于5G NTN終端直連模式，美國omnispace已基于5G NTN標準建設低軌星座，建設步伐上遙遙領先于我國。
3.業(yè)務商用落地：各國均廣泛探索業(yè)務場景應用落地，我國國際業(yè)務拓展不及歐美活躍
從手機直連衛(wèi)星服務內容來看，目前全球范圍內的商用以提供短信和語音服務為主，寬帶服務仍處于開發(fā)和測試階段。從業(yè)務場景來看，各國均在廣泛拓展手機直連衛(wèi)星的業(yè)務場景落地應用，目前已在應急、交通、航海、礦業(yè)等行業(yè)有商用服務，提供應急及保底通信能力。但從國際合作來看，美國手機直連衛(wèi)星服務在海外的合作拓展更加活躍，如星鏈已與日本KDDI、加拿大Rogers、新西蘭Onenz、瑞士Salt、澳大利亞Optus等不同國家多個運營商開展合作，AST SpaceMobile也與日本樂天移動合作，推出手機衛(wèi)星直連服務。我國近期已在中東與非洲布局手機直連衛(wèi)星通信業(yè)務，但仍處于起步階段。
建議
1.加快低軌衛(wèi)星基礎設施建設和發(fā)星步伐，搶占低軌空天資源
低軌衛(wèi)星基礎設施建設有助于實現(xiàn)高速率和高帶寬的手機直連通信服務，在全球各國積極搶占低軌衛(wèi)星空間資源的大背景下，我國也應加快部署低軌星座建設，搶占衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)先發(fā)優(yōu)勢，通過科學規(guī)劃低軌衛(wèi)星星座布局，按計劃部署發(fā)星，確保衛(wèi)星網(wǎng)絡的全球覆蓋和高效運行。
2.積極參與5G NTN標準制定，攻堅5G NTN終端直連模式
5G NTN作為星地融合通信的主流技術，在空天地通信系統(tǒng)一體化進程中發(fā)揮著重要作用，我國應積極參與國際5G NTN標準制定，盡快對NTN技術路線進行總體規(guī)劃，在此基礎上，攻堅手機直連的5G NTN終端直連模式，構建天地一體的試驗驗證環(huán)境，開展面向手機直連衛(wèi)星業(yè)務的地面試驗驗證和在軌測試。
3.加快實現(xiàn)手機直連衛(wèi)星上網(wǎng)，廣泛拓展國際化商業(yè)合作
我國應加快低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡的部署速度，提升衛(wèi)星網(wǎng)絡的覆蓋范圍和通信能力，為手機直連衛(wèi)星上網(wǎng)提供堅實的基礎設施保障。同時，在具備條件的地區(qū)開展手機直連衛(wèi)星上網(wǎng)的商用化試點，積累運營經驗，逐步擴大商用化范圍。在國際合作拓展上，做好碼號資源的科學規(guī)劃和有效利用，加快市場開拓，推動手機直連衛(wèi)星業(yè)務國際化運營。
本文作者
于明月
戰(zhàn)略發(fā)展研究所
二級分析師
北京郵電大學碩士，近期專注于AI、量子信息等戰(zhàn)新產業(yè)方向研究。
胡雪原
戰(zhàn)略發(fā)展研究所
一級分析師
就職于中國電信研究院，北京郵電大學碩士，主要從事國內外通信市場分析、渠道數(shù)字化與銷售組織創(chuàng)新等研究工作。
