華為搶發,Apple落地,手機衛星通信來了?

2022年09月08日15:04
撰文 | 田小夢
撰文 | 田小夢

編輯 | 楊博丞

題圖 | IC Photo

繼華為發佈了“捅破天技術”——Mate50系列支援北鬥衛星消息後,Apple在發佈會上,官宣iPhone 14系列具有SOS衛星緊急聯絡(Emergency SOS via satellite)。

實現“衛星通信”是他們共同的共性。當處在沒有Wi-Fi或蜂窩信號的地方,如荒漠無人區、出海等環境下,通過手機天線連接到衛星獨有的頻率,將求救信息發佈出去。

但在衛星的對接上,華為、Apple分別是與北鬥和Globalstar進行連接。

根據華為官方信息,目前衛星通信僅支援發送消息,不支援接收,而且需要在空曠、無遮蔽的環境使用。另外需要注意的是,該功能首發缺席,需後續等待HOTA更新支援,且僅限中國大陸地區(不含港澳台)。

Apple針對SOS衛星緊急聯絡所發佈的信息,研發了定製短文本壓縮算法,將信息的平均文件大小減小三倍,可以在不到15秒的時間內發送一條短信,同時可與救急人員保持雙向的文本對話。Apple將SOS衛星緊急聯絡功能於11月推出,從美國、加拿大開始,可免費享用該服務兩年。

除了這兩大終端廠商在搶跑衛星通信的賽道外,Google和SpaceX也是入局者。

日前,Google平台與生態系統高級副總裁 Hiroshi Lockheimer 在推文中表示,Google已經開始致力於讓手機與衛星進行連接,Google將在下一版本的Android系統中提供該功能。SpaceX創始人埃隆·馬斯克(Elon Musk)與T-Mobile US的首席執行官邁克·希沃特 (Mike Sievert)則共同宣佈,成立技術聯盟,2023年開始通過T-Mobile向消費者提供手機直連第二代星鏈衛星的服務。

終端廠商的熱衷,是不是意味著手機衛星時代要來了?

1、為何爭搶“衛星通信”

“衛星通信”是手機廠商競的新賣點,但其技術早已成熟。

衛星通信,簡單地說就是利用人造地球衛星作為中繼站來轉發無線電波,從而實現兩個或多個地球站之間的通信。將人造地球衛星作為中繼站的設想來自於英國物理學家A.C.克拉克(ArtherC.Clarke),於1945年,他在《無線電世界》雜誌上發表“地球外的中繼”一文中提出的,並在60年代成為現實。

由於,繞地球赤道運行的週期與地球自轉週期相等的同步衛星(靜止衛星、固定衛星)具有優越性能,因此成為主要的衛星通信方式。此外,還有很多不在地球同步軌道上運行的衛星也在衛星移動通信中廣泛應用。

“衛星通信”的火熱,離不開他的自身優勢,諸如相比蜂窩通信,衛星通信的通信距離遠,在衛星波束覆蓋範圍內,最遠為13000公里;不受通信兩點間任何複雜地理條件的限制,以及任何自然災害和人為事件的影響;可實現衛星移動通信和應急通信等。

當然,衛星通信也存在著一定的局限性:傳輸時延大;高緯度地區會對通信所用的電磁波的反射、折射、衍射等方式具有一定的屏蔽效果,因此這些區域的通信效果不佳;為了避免各衛星通信系統之間的相互干擾,同步軌道的星位是有一定限度的,不能無限制地增加衛星數量等。

衛星通信作為地面通信的補充,得到了企業、國家的重視。以北鬥系統為例,北鬥是我國擁有自主知識產權的全球衛星導航系統。它由空間段、地面段和用戶段三部分組成,其中空間段由3顆GEO衛星、3顆IGSO衛星和24顆MEO衛星組成。IGSO衛星軌道高度與GEO衛星相同,軌道傾角為55度;北鬥MEO衛星軌道高度約21500km,軌道傾角為55度,繞地球旋轉運行。北鬥系統是一個中高軌混合星座架構。

而星鏈(starlink)、全球星(Globalstar)、銥星(Iridium)、OneWeb、亞馬遜的Kuiper項目等主要提供低軌道衛星方案。

對於星鏈的發展,今年7月份,美國聯邦通信委員會(FCC)批準SpaceX的“星鏈”衛星通信網絡連接汽車、船舶、飛機等交通工具。8月25日,SpaceX宣佈與T-Mobile合作,新的連接服務是使用T-Mobile公司的無線頻譜,通過Space X公司的星鏈衛星為用戶提供連接,2023年底前在部分地區開始提供短信服務,最終目標是在任何地方實現通話和數據傳輸的服務。截至2022年8月27日23時41分(美國東部時間),SpaceX已經發射了3162顆星鏈衛星,包括不再使用的原型和測試裝置。

作為擁有頻譜牌照的Globalstar,提供低價的衛星移動通信業務,包括話音、傳真、數據、短信息、定位等,除南北極在全球範圍提供無縫隙覆蓋。

太空資源的有限性,或許是諸多大廠大規模發射衛星和搶占先機的原因之一。

2、手機衛星通信“捅破天”?

面對此次“手機支援衛星通信”的風口,Strategy Analytics無線運營商戰略高級分析師楊光表示,一方面是技術推進,另一方面是市場驅動。

在技術上,今年6月中旬,3GPP正式凍結了5G協議的Release17版本。在這個版本里,支援手機與衛星直接通信的“非地面網絡(Non-terrestrial Network,NTN)”功能被正式定義。近期,聯發科、中興通訊相繼發佈5G NTN相關實驗成果。

在市場上,“通過手機實現與衛星的互聯,並不是臨時起意的,其開發需要長週期的準備。”楊光說道。同時對手機廠商來說,也需要一個新的賣點。

但Apple和華為對衛星通信功能的齊發佈也透露出,未來衛星通信走向大眾或將是趨勢之一。

就目前手機衛星通信尚未實現通話、上網等,局限於消息應用。對此,楊光表示,不管是北鬥還是Globalstar最初都不是為與普通手機直聯設計的,真正的衛星到手機直聯通信可能還是需要專門設計的衛星,主要特徵應該是低軌和超大規模天線,像SpaceX的starlink v2一樣。

目前能夠實現衛星通信的設備是有的,但是價格昂貴,帶笨重的外部天線,誠如天通1號,並不便於大眾使用。

圖片來源:京東截圖
圖片來源:京東截圖

Apple在發佈會上表示,由於帶寬非常有限,發送一條信息都是技術挑戰。因此,智能手機需要設計定製組件和特定的軟件,使手機天線能夠連接到衛星獨特的頻率上。

以SOS衛星緊急聯絡功能為例,只有當手機直接指向衛星時,連接才能實現。但由於衛星的高度並非肉眼能看到的,為增強用戶體驗,APP會提示手機要指向何處進行“對準”,並在衛星移動時保持連接。

雖然華為在發佈會上講的不是很詳盡,但在網上有相同的說法,需要由一個“對準”的過程。對於該技術,楊光表示,“這個應該並不難,衛星星座都是有星曆的,能比較準確地知道何時何地,頭頂上有幾顆衛星各在什麼方位。”

華為、Apple發佈會結束後,拿兩者進行比較也是常態。

單就手機衛星通信功能來看,iPhone14的衛星通信是雙向的,華為Mate50只能發不能收;iPhone14針對急救人只能接收短信或語音做出了預處理方案,還能在日常中借助查找APP,通過衛星手動共享位置,無需發佈信息,華為Mate50則對相關內容介紹的偏少。

但客觀來看,手機衛星通信處於起步階段,距實現“捅破天”天地一體化的願景還有些距離。

3、距實現“互聯”還有多遠

消息是現階段智能手機在衛星通信中的形態之一,手機衛星通信距實現雙向互聯、通話、上網還需要多久?

“受通信能力需要入網等因素,目前華為可適用範圍限中國大陸,Apple在美國和加拿大。”楊光說道,從行業發展來看,目前處於起步階段,主要為培育市場。在衛星通信建設還存在諸多挑戰,在未來很長一段時間內,衛星通信在toc側都將以一種與地面通信相補充的方式存在。

在通信技術上,實現無手機基站信號的全覆蓋,實現通話、上網是衛星互聯的最終目的。而目前衛星通訊還面臨數據上行等難題,短期內想要通過衛星通信幫助消費者實現日常通信,仍是一件具有挑戰的事。但在技術側,5G/6G作為實現天地一體化的技術基礎,北鬥通過與運營商的網進行連接,或將能打通日常通信。

目前北鬥與三大運營商之間已有密切的合作。2021年11月16日,由中國電信、蘇州市有關國資平台和中智行公司聯合組建的天翼交通科技有限公司成立,該公司旨在攻克5G+北鬥融合定位、全域協同控制、5G/V2X融合網絡等關鍵技術。中國移動上海產業研究院副總經理陳豫蓉曾在2021中國5G+工業互聯網大會期間表示,針對開放空間,中國移動推出了5G+北鬥高精度定位服務。中國聯通智慧城市研究院與山東聯通、福建聯通分別成立了“5G+北鬥”聯合創新應用基地。未來能否打破物理邊界實現衛星暢通互聯還是值得期待的。

在商業模式上,短信的發送和接收是否會涉及費用的問題,若繳費,用戶又該向誰進行結算?“目前在測試階段,感覺華為應該是免費的。Apple免費享用2年,但是未來總規它會有一個商業模式的問題。”楊光表示,設備商、電信運營商、衛星運營商的網間結算模式還待考量。

在衛星方面,楊光認為,“想要保持雙向聯繫,要麼是手機做大,加上方向性更好、增益更大的天線,要麼是衛星做大,加大天線的尺寸,同時可能還需要增加衛星的數量。但低軌弄那麼多大號的衛星,會有哪些潛在的影響,還不好說。”星鏈作為低軌衛星中的“網紅”,SpaceX曾計劃在2019年至2024年間在太空搭建由約1.2萬顆衛星組成的星鏈網絡,據有關文件顯示,該公司還準備再增加3萬顆,使衛星總量達到約4.2萬顆。面對低軌道衛星建設,在頻譜及地球低軌資源有限的條件下,發展國內的“星鏈”也是迫在眉睫的。

“智能手機實現衛星通信”從遙不可及到照進現實,引來了手機廠商們的一致追捧,或許,這項技術讓用戶對手機多了一個新期待。

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