智能手机连上卫星了然后呢？

　　今年的你，可能并不容易找到一个换手机的理由，但厂商们可不这么想。本周以来，华为 Mate 50、苹果 iPhone 14 系列先后发布，二者有个共同卖点：可以直连卫星。

　　手机直连卫星（satellite-to-cellular service）并不是新概念。2021 年，就有传言苹果 iPhone 13 系列会增加相关功能（当然后来没有），今年 9 月手机发布季临近，业界曝出多宗相关消息 ——

　　8 月 17 日，联发科使用自有 5G NTN 移动芯片，与罗德与施瓦茨（Rohde & Schwarz）合作，使用后者的低轨卫星通道模拟器，完成实验室环境的 5G 手机直连卫星；[1]

　　8 月 25 日，马斯克的星链公司 Starlink 与 T-Mobile 合作，宣布 2023 年底，通过蜂窝网络，为美国地区提供短信服务；[2]

　　8 月 26 日，中兴与中国移动研究院合作，实现运营商 5G NTN（非地面网络） 的外场验证，支持智能手机与物联终端的接入高轨卫星。[3]

　　但问题也随之而来：以往需要地面站 / 专用设备中继或连接的卫星，到底是怎么直连手机的？手机-卫星直连之后最重要的应用场景是什么？用户能愉快地刷短视频听音乐吗？我们头顶到底有哪些卫星可供选择？

　　先来看华为的手机直连卫星技术。根据华为官方信息，其新机 Mate 50 可在无移动网络情况下，通过华为“畅连 App”连接北斗卫星发送“短报文”（但不支持接收）。

　　华为这项技术可能源于今年 7 月 30 日发布的“手机北斗短报文通信射频基带一体化芯片”，该芯片由中国兵工集团联合中国移动、中国电子和国产手机厂商研制，北斗官方表示，芯片的特点是：

　　“不换卡、不换号、不增加外设”的大众手机“一号双网”设计，全球首次实现了大众智能手机卫星通信能力，在亚太地区大众用户将享受到北斗三号短报文通信服务。[4]

　　市场公告消息显示，该短报文 SoC 芯片已进入量产阶段，由重庆西南集成电路设计有限责任公司设计研发，利扬芯片为该芯片独家提供晶圆级（CP）测试服务。[5]

　　不过，搭载该芯片的手机如 Mate 50，直连卫星时，主要的使用场景是勘探与救援定位，而不是闲聊，毕竟北斗系统的主要功能是定位导航，而不是通信。

　　而 iPhone 14 系列的功能也主打安全：在没有地面移动信号且无高处遮挡物的情况下，用户可以通过苹果自带 Find App，选好选项（是的，为了压缩信息文件大小，用户不能编辑文本），用 15 秒至几分钟直连卫星，再转回地面基站和中继站，进而使地面语音呼叫急救中心收到信息。

　　苹果在发布会和官网页面都未透露合作方，但航天网站 SpaceExplored 很确定地指出，该服务由全球星（Globalstar）的 24 颗低轨通信卫星提供支持[6]，全球星向 SEC 提交的文件显示，该公司计划将其当前和未来网络容量的 85% 用于支持 Apple 的 Find 服务。[7]

　　总之，到 2022 年 9 月，大众消费级智能手机的直连卫星功能，只是迈出了一小步，未来能不能再迈一大步，取决于能否实现以下目标：

　　让手机直连卫星，主要有三条技术路线（见下表），每一条路都存在自己的难点，同时还要面对四个关键问题：

　　其一，频段问题。首先是，用什么频段。现阶段，Ku 频段基本被瓜分殆尽，Ka 频段虽已有低轨星座规划，但尚无实际卫星应用，Q / V 频段应用潜力正在开发中，加之智能手机暂不支持通信卫星频段，这种情况要么重新定制手机（包括芯片、基带、射频、软件等），要么让卫星使用部分 5G 频段（如 T-mobile）。[8]其次是，怎么用。卫星专用频段与协议，与地面蜂窝频段有差异，采用 Ku、Ka 和 Q / V 这些频段目前还很难用于卫星直连手机，即便使用了“两网合一”的模式，与 4G 和 5G 手机通信也会出现交叉干扰，甚至需要修改手机 4G / 5G 标准。[9]

　　其二，平衡成本的问题。无论采取哪种技术路线，都要考虑卫星和手机间成本的平衡问题，手机价格过高，消费者承受不起；也可以把问题交给卫星，如北斗三号系统卫星总设计师林宝军接受媒体采访时就表示，手机能否直连卫星主要取决于卫星，“如果卫星功率很大、能量很强，那手机就能收到卫星信号”[10]。但这样也会导致卫星功耗、重量以及天线]航天发射对载荷重量十分敏感，卫星增重意味着发射成本增加。

　　其三，天线问题。目前手机都是内置天线，卫星向手机发射信号时调大发射功率并不难，但手机向卫星发射信号，不仅实现难，手机发射功率也有严格限制，上行速率不足是致命的死穴。[11]

　　其四，手机和卫星的对接问题。据《中国电子报》报道，卫星移动速度过快、多普勒效应导致的无线电信号频率和相位变化等都将是难题。[12]

　　[15]。但另一些较为保守的给出的预期则只有 174.31 亿~185.9 亿美元，差距相当之大[16] [17]。更为谨慎的短期预测，则预计到 2026 年，该市场的规模可达 60 亿~81 亿美元，且依照其给出的年复合增长率计算，到 2030 年也与前述预测有着不小的差距[18][19]。

　　这种差异，来自于对“卫星互联网”的具体定义不同，以及哪些价值链环节被纳入统计。一部分统计可能仅计算手机直连卫星，也就是移动互联网场景，而另一些则统计了家用市场。传统卫星互联网产业链包括卫星制造、卫星发射、地面通信基础设施建设、卫星通信网络运营、终端应用等 —— 但这显然也不代表所有环节的产值都可被纳入卫星互联网行业。

　　卫星互联网的需求，来自于传统网络覆盖方式难以触达的偏远地区。这在海外表现为无力进行基础设施建设的不发达地区，或是发达国家没有光纤铺设的农村地区。但就国内市场而言，中国的人口分布与基建工程与国外存在一定差异，依赖卫星而非光纤接入互联网的普通居民相对有限，这在一定程度上降低了对卫星互联网的需求，同样不能照搬海外机构给出分析。

　　现阶段的卫星通讯无法满足一般移动互联网用户的基本需求，大多数情况下仅能支持短信收发功能。而所谓的“覆盖荒郊野岭”，也并不是一种普遍存在的用户需求。当前的卫星移动通信，主要应用于森林防火、户外探险、救灾、远洋捕捞等特殊性较高领域，应用场景非常特殊，且在这些场景下往往对设备本身的可靠性也有着特殊需要，普通智能机在可靠性上无法满足。普通用户购买一台具有卫星直连功能的手机，除了罕见情况，也只是多了一个可能永远用不到的功能，认为这代表了一个多么欣欣向荣的市场，为时尚早。