未来我们用卫星发短信、打电话，永不失联！

近年来，在航天和信息技术以及产业界的推动下，全球卫星通信行业进入了卫星互联网发展阶段。特别是自2022年华为Mate 50、苹果iPhone 14相继推出卫星通信功能之后，业界就不断提升卫星通信能力，且作为应急通信体系中的重要组成部分成为2023年各大移动通信展的热点话题。
图源：航天星网(北京)科技官网
在MWC2023上海展上，卫星通信直连手机技术又有了新的进展：紫光展锐新推出的V8821已经完成测试，即将量产，且支持文字、语音、图片双向传输!这意味着“进阶版”的卫星通信服务将很快应用于智能手机市场，而卫星通信也将逐渐实现“平民化”“普及化”。预计，2023下半年具备语音、图像传输的卫星通讯能力将在更多智能手机上得到应用。
卫星通信正走向民用
众所周知，微波具有视距传输特性，两个通信站之间不能有遮挡。由于受地球曲率影响，地球上两个高50m的微波通信站之间通信距离大约为50km，要实现更远距离的通信，就必须用多个微波中继站(如微波塔)进行接力传输，以此来实现地面微波中继通信。
如果把微波中继站从地面搬到太空中，利用太空“站得高、看得远”的优势，就可以实现远距离的通信。
因此，可以把卫星通信理解为一种特殊的微波中继通信，即利用人造地球卫星作为中继站，转发卫星通信地球站之间或地球站与航天器之间进行通信的无线电波，实现两点或多点之间的通信。卫星通信是航天技术和现代通信技术相结合的重要成果，在广播电视、移动通信、宽带互联网和军事通信领域得到了广泛的应用，是当今必不可少的通信方式之一。
2022年9月，华为和苹果先后发布了华为Mate 50系列和iPhone 14系列智能手机，二者搭载的卫星通讯功能，成为了科技领域人们所关注的热点。
华为Mate 50使用的是北斗卫星，iPhone 14使用的则是Globalstar的卫星。两者的区别在于，北斗卫星是中轨和同步轨道混合的星座系统，主要功能是导航，兼具短报文传输能力，Globalstar的卫星是低轨星座，专门用于话音和低速数据传输。
尽管当时华为、苹果手机只能进行短文的发送，但其不仅意味着手机端创新涌向了昔日“冷清”的卫星通信技术，还开启了一场卫星资源争夺战。也可以说，带有短文发报功能的华为Mate 50系列和iPhone 14系列智能手机的推出，正式完成了一场卫星通信走向民用的预演。
不过，卫星通信技术也存在诸多技术挑战，主要体现在对时延、抖动、链路质量(误码率和可用度)、拥塞和远程网络的管理。
其中，时延是由地球表面与卫星之间的距离而导致的。与光纤等地面链路相比，卫星链路更容易出错，并且更容易受到雨衰的影响。抖动可能由基带传输格式(例如TCP/IP帧)、加密和卫星接入方式(TDMA与SCPC)引入。合理设计的卫星链路可提供足够的容量以减少网络拥塞，保证足够的雨衰余量，从而实现基本无差错通信。一系列的测试表明，卫星链路时延问题不足以影响语音质量。
当然，除了以上技术问题，卫星带宽租用费用相对高昂，还需权衡容量和成本。可以说，以上综合原因使得华为Mate 50系列和iPhone 14系列智能手机仅实现短报文传输。
各大厂商涌入卫星通信
尽管卫星通信走向民用还存在很多技术、成本的挑战，但越来越多的科技厂商已经加入到这一应用领域的技术布局和市场争夺。
继华为、苹果之后，高通和摩托罗拉等科技巨头也加入了战局，方案都支持双向卫星短消息，比华为Mate 50系列“只发不收”更进一步。
2023年1月6日，高通推出首个基于卫星、为旗舰智能手机提供双向消息通信的解决方案Snapdragon Satellite。高通在全球提供连接，将最先应用于搭载第二代骁龙8旗舰移动平台的终端，而该平台就是今年安卓阵营旗舰手机的最主流配置之一。按照高通的计划，2023年下半年开始，在部分地区推出能发、也能收的应急卫星消息功能。
今年3月，罗德与施瓦茨公司同Bullitt、联发科合作，全面测试和验证了世界上第一款符合3GPP Rel.17规范、支持卫星到移动终端消息功能的5G智能手机。这使Bullitt目前成为第一家在其设备中集成联发科3GPP NTN Rel.17芯片组的公司。
今年6月，高通公司又宣布推出两款支持卫星通信功能的调制解调器芯片组，分别为高通212S调制解调器和高通9205S调制解调器。目前，9205S芯片已经上市，212S芯片则将会在今年晚些时候商用。
此前也有消息称，华为P60系列有望搭载第二代卫星通信技术，相比于第一代北斗卫星通信技术，这将会是一次巨大的升级。华为卫星通信2.0不仅可以做到双向收发短信，还支持发语音短信和短时间语音通话，让卫星通信这项功能可以在紧急情况下发挥更大的作用。
毫无疑问，比起卫星短信功能，卫星通话功能这一突破是革命性的，不过需要跨越天线、芯片等技术门槛。
除了华为以外，多家手机厂商也在寻求与中国电信卫星公司合作，但主要以卫星短消息为主。可以说，带有短文传输的卫星通信将在2023年成为更多智能手机的通用级功能。
值得一提的是，在MWC2023上，紫光展锐展示了即将量产的首颗卫星通信SoC芯片V8821，该芯片基于3GPP NTN R17标准，利用IoT NTN网络作为基础设施，易与地面核心网融合。V8821通过L频段海事卫星和S频段天通卫星1，同时可扩展支持接入其他高轨卫星系统，广泛适用于海洋、城市边缘、边远山地等蜂窝网络难以覆盖地区的通信需求。
目前，紫光展锐基于V8821已率先与中国电信、中国移动、中兴通讯、vivo、移远通信、是德科技、鹏鹄物宇、佰才邦等行业伙伴完成了5G NTN(non-terrestrial network，非地面网络)数据传输、短消息、通话、位置共享等多种功能和性能测试。
图源：紫光展锐官网
紫光展锐V8821支持 TCP/IP 协议，适用多种上层业务，继承常用物联网协议，从而快捷接入现有数据平台;在硬件配置方面，V8821可以灵活支持客户复用原有方案中硬件资源，从而提升部署效率，避免硬件成本高、耗时长等问题。
“卫星互联天网”正在形成
当下，卫星通信已经成为科技领域的一个大热门，未来商用发展前景也是非常值得期待的。不到一年的时间，我们已经历了从双向短消息通信向语音短信、短时间语音通话的迭代演进。
今年4月，美国卫星通信初创公司——AST SpaceMobile，宣布打通了全球首个天基蜂窝语音通话。
美国电信运营商 ATT 和 AST SpaceMobile 公司合作，使用未经修改的标准手机——三星 Galaxy S22 Ultra，在卫星 BlueWalker 3 的支持下，实现了美国得克萨斯州和日本之间的卫星通话。
AST的方案，就验证了天基3GPP技术向地面超过80亿部存量手机(unmodified smartphone)提供应急通信的潜在服务能力。根据AST官方提供的信息，本次测试验证，使用了他们自己的BlueWalker 3号(BW3)卫星。该卫星发射于2022年9月10日，采用的是SpaceX的猎鹰9号运载火箭。
除了测试通话外，AST的工程师还对各种智能手机和设备进行了初步的兼容性测试。这些电话成功地将SIM卡信息和网络信息直接交换到BW3卫星，对于从太空向任何电话或设备提供宽带连接至关重要。对智能手机上行链路和下行链路信号强度的测试，确认了AST方案支持蜂窝宽带速度和4G/5G波形的能力。根据AST的计划，该公司打算在2024年发射前5颗Block 1 BlueBird卫星，构建更强大的星座。本次测试的成功，验证了AST通信商业阵列技术的可行性，也说明低轨卫星具备向现网存量手机提供语音通信服务的能力。
据悉，针对卫星通信，3GPP一直在推动NR-NTN(Non-Terrestrial Network，非陆地网络)技术的标准完善。该技术对星地通信高时延和频偏补偿进行了增强，可以有效提升星地接入的效率和容量。未来，随着主流智能手机芯片和终端厂商对3GPP NTN的支持，以及卫星通信网络的不断建设，将会有更多的突破性的技术出现。
不过，受限于卫星通信资源的限制，卫星通信功能暂时还不能成为智能手机的标配。但航天系专家们预测，2023年到2024年，手机直连卫星的高潮即将到来，但由于卫星带宽资源和技术的限制，主要以卫星短消息为主。
然而，我们可以期待，一张无所不在的“卫星互联天网”正在形成，彼时无论我们身处沙漠，还是海洋，都能利用卫星发短信、打电话，永不失联!

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