衛星(xing)通信領域(yu)又出重磅合作(zuo)！
5 月 29 日，低軌衛星（LEO）網絡運營商 AST SpaceMobile 與美國移動通信網絡運營商巨頭 Verizon 簽訂了價值 1 億美元（包括 6500 萬美元商業預付款和 3500 萬美元可轉換票據）的戰略合作協議。AST SpaceMobile 將利用 Verizon 的 850 MHz 頻譜，為 Verizon 的客戶提供直連衛星服務。雙方合作的目標是增強美國的蜂窩連接，從根本上消除信號覆蓋盲區。
從概念上(shang)看，手機直連衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)是指利用衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)作為通(tong)(tong)信基(ji)站，使(shi)用普(pu)(pu)通(tong)(tong)智能(neng)手機直接與衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)建立通(tong)(tong)信網(wang)絡(luo)連接，而無需通(tong)(tong)過地(di)面基(ji)站和衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)地(di)球站中(zhong)轉(zhuan)。借(jie)助衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)系統(tong)提(ti)供的全球網(wang)絡(luo)，通(tong)(tong)過一部普(pu)(pu)通(tong)(tong)智能(neng)手機就(jiu)能(neng)實現為任(ren)何人、任(ren)何時間、任(ren)何地(di)點提(ti)供無縫覆蓋的通(tong)(tong)信服務，無論是在偏(pian)遠山區、海上(shang)、空中(zhong)，還是處在自然災(zai)害中(zhong)。
資本市場對這一消息反應強烈。合作消息發布之后，AST 股價在交易中上漲 69%，收于每股 9.02 美元，如下圖所示。據 FactSet 稱，這是該公司自 2021 年通過 SPAC 上市以來股價單日漲幅最大的一次，本月迄今其股價已上漲了四倍。
為何資(zi)本(ben)市場如此看好這(zhe)次合作？這(zhe)次合作又將(jiang)對整個(ge)衛星(xing)通信的(de)市場格局(ju)帶來怎(zen)樣的(de)影響(xiang)？本(ben)文將(jiang)一(yi)一(yi)進行解析(xi)。
“具有變革意義的商業里程碑”
生(sheng)活在(zai)城市中的(de)(de)人(ren)們(men)(men)，早已(yi)習(xi)慣(guan)于打開手機(ji)就有信(xin)號(hao)的(de)(de)情況(kuang)。但事實(shi)上(shang)，國(guo)際電(dian)信(xin)聯盟(meng)（ITU）2023 年 11 月的(de)(de)統計表明，全球(qiu)目前仍有 26 億(yi)人(ren)處于無(wu)網(wang)絡狀態，移動運(yun)營商們(men)(men)希(xi)望盡(jin)快為這些地(di)區的(de)(de)用戶提供聯網(wang)服(fu)務，這正是(shi)衛星通(tong)信(xin)存在(zai)的(de)(de)價(jia)值。
簡單來說，衛星通信作為地面蜂(feng)窩(wo)通信系統的補充，其(qi)應用領(ling)域有三類：
人煙稀少地區：在光纖和基(ji)站不(bu)方(fang)便(bian)布設的地(di)區(qu)，衛星(xing)通信(xin)會發揮很(hen)大的作(zuo)(zuo)用。比如在國(guo)(guo)外或(huo)國(guo)(guo)內中西部地(di)區(qu)，對(dui)于(yu)一些戶外愛好者，以及礦產(chan)勘察、自然保護(hu)等特殊工作(zuo)(zuo)人群而言，衛星(xing)電話很(hen)有用；
海洋以及天空場景：例如(ru)航海船舶(bo)、民航飛機，對(dui)衛星通信有強烈的需求；
應急救災場景：當(dang)發生地震、洪水等自然災害(hai)，地面通(tong)信系統失靈，就(jiu)需要借助(zhu)衛星，進行應急通(tong)信。
市場研究機構 ABI Research 發布的 NTN 報告指出，到 2030 年，全球非地面網絡移動連接數預計將達到 1.75 億，全球衛星服務的年度市場規模將達到 1246 億美元。過去，衛星通信需要用到笨重昂貴的衛星電話。如今，各大公司都在競相爭奪衛星通訊市場，致力于提供連接到普通消費者手機的電話服務，也就是所謂的“手機直連衛星”——該領域由此成為目前衛星通信領域最為火熱的細分方向之一。
要想實現衛星到手機蜂窩網絡的連接，目前主要有兩類方案。
①使用授權衛星頻譜+手機天線/芯片端進行改造
衛星通信(xin)與蜂窩通信(xin)的一(yi)個典型的區別在于，衛星基礎設施建成(cheng)后(hou)，可以為全(quan)球提供服務，而蜂窩網(wang)絡(luo)只(zhi)是在本(ben)地提供服務。理(li)論上(shang)來說(shuo)，蜂窩網(wang)絡(luo)只(zhi)要符(fu)合本(ben)地頻(pin)譜劃分(fen)(fen)和管理(li)制度(du)即可，而衛星通信(xin)必須符(fu)合全(quan)球統一(yi)的頻(pin)譜劃分(fen)(fen)規則(ze)。
對衛(wei)(wei)星(xing)通信(xin)工(gong)作頻率資源的使(shi)用，要(yao)向國(guo)際電(dian)聯（ITU-R）進行(xing)申請(qing)。ITU-R 有明確的文件，對申報程序和(he)(he)規則有嚴格的要(yao)求，往往是(shi)和(he)(he)衛(wei)(wei)星(xing)軌道(dao)資源的申請(qing)同步進行(xing)。衛(wei)(wei)星(xing)通信(xin)工(gong)作在微波(bo)頻段(duan)，其(qi)頻率范圍(wei)為 1GHz~40GHz，大部(bu)分(fen)衛(wei)(wei)星(xing)采用的是(shi) Ku、Ka、V 等波(bo)段(duan)，即(ji) 12GHz-75Ghz 頻段(duan)，也有一部(bu)分(fen)使(shi)用 C 波(bo)段(duan)，即(ji) 4GHz-8GHz。
無論使用什么頻段，衛星通信頻段和運營商蜂窩通信頻段是不同的，市場上一般售賣的普通手機，不支持衛星通信的無線工作頻率。在這種情況下，要想實現連接蜂窩網絡，必然要對手機的天線、芯片等進行改造。
例如，華為 Mate60 Pro 和蘋果 iPhone 14 都集成了衛星通信芯片
②使用 MNO 合作伙伴頻譜+現有手機無需更換/改造
另一種方案正好相反，既然手機不支持衛星通信頻率，就干脆直接讓衛星直接使用地面蜂窩基站的頻率，這樣就不用再對手機進行更換/改造，實現“手機直連衛星”。
典型例子莫過(guo)于馬斯(si)克的(de) SpaceX，借由 T-Mobile 的(de)蜂窩頻譜，星鏈(lian)衛星方(fang)案針對現有 LTE 手(shou)(shou)機(ji)(ji)推出手(shou)(shou)機(ji)(ji)直(zhi)連(lian)衛星的(de)服(fu)務(wu)，無需手(shou)(shou)機(ji)(ji)硬件改造，能(neng)(neng)支持 4G 普通手(shou)(shou)機(ji)(ji)提供直(zhi)連(lian)服(fu)務(wu)，并(bing)(bing)且與當前大多數智能(neng)(neng)手(shou)(shou)機(ji)(ji)都兼容。之所(suo)以(yi)能(neng)(neng)實(shi)現這一點，是因為這些衛星的(de)功能(neng)(neng)類似(si)太(tai)空中的(de)蜂窩基(ji)站，并(bing)(bing)具有先進的(de) eNodeB 調(diao)(diao)制解(jie)調(diao)(diao)器，可實(shi)現類似(si)于漫(man)游合作伙伴的(de)網絡集成——相當于直(zhi)接把基(ji)站建到天(tian)上。原理如(ru)下(xia)圖所(suo)示：
圖 星(xing)(xing)鏈手機(ji)直連(lian)衛星(xing)(xing)方案
然而，這種方案也需要很大的代價。衛星網(wang)絡使用(yong)的頻段(duan)(duan)肯定不能與地面 4G 和(he) 5G 網(wang)絡的頻段(duan)(duan)相同，否則會產生嚴重干(gan)擾。因此(ci)，為避免干(gan)擾，運營(ying)商需(xu)單獨為衛星網(wang)絡劃出一部(bu)分(fen)頻段(duan)(duan)。但(dan)這又帶(dai)來了新問(wen)題，頻譜(pu)是運營(ying)商最寶貴(gui)的財富(fu)，是花巨資(zi)(zi)拍得(de)的，運營(ying)商需(xu)要謹慎的權衡投資(zi)(zi)和(he)收益。
再(zai)回到前文，AST SpaceMobile 與(yu) Verizon 的合作(zuo)(zuo)模式(shi)正是第(di)二(er)種——利用(yong)合作(zuo)(zuo)伙伴(ban)移動運(yun)營(ying)(ying)商的頻譜(pu)運(yun)營(ying)(ying)衛星(xing)直連服務，為客戶提(ti)供衛星(xing)通信。作(zuo)(zuo)為天基(ji)蜂窩寬帶網(wang)絡的基(ji)石，今年 3 月，AST5000 ASIC 芯片(pian)已經在(zai)臺積電流片(pian)；4 月 25 日，AST 又利用(yong)衛星(xing)與(yu)未經修改的智(zhi)能手機，一(yi)臺三星(xing) Galaxy S22，一(yi)臺蘋果(guo) iPhone ，從德克薩斯州米(mi)德蘭市使用(yong) AT&T 2G 蜂窩頻譜(pu)，打通了到日本(ben)的電話。
面向未來更大范圍內可以提供的服務，AST 尚未透露其服務的具體銷售方式，但其高管表示，套餐將允許用戶接收文本、語音和全寬帶互聯網，價格將根據服務量而定。
AST 創始人、董事長兼首席執行官阿貝(bei)爾·阿維蘭 (Abel Avellan) 表示(shi)：“與(yu) Verizon 的(de)(de)這一新合作關系將是一個變革性的(de)(de)商(shang)業里程碑。在全球最有(you)價值的(de)(de)無線市(shi)場上，通過美(mei)國移動運營商(shang)的(de)(de) 850 MHz 優質(zhi)頻譜，AST Space Mobile 將得(de)以實(shi)現對美(mei)國大陸的(de)(de) 100% 覆蓋。”
據悉，今年夏天，AST SpaceMobile 公司計劃(hua)從美(mei)國卡納(na)維拉爾角發(fa)(fa)射第一批商業衛星(xing)，發(fa)(fa)射至近地軌(gui)道(dao)。這批最初的五顆衛星(xing)將由(you) SpaceX 的運載火箭發(fa)(fa)射升空(kong)，并(bing)在發(fa)(fa)射后 3 個月左右開(kai)始執行任務。
SpaceX 迎來強勁對手？
如同中國電信界有移動、聯通、電信三大運營商，美國的三大運營商分別是 T-Mobile、Verizon 和 AT&T。前文已經介紹了衛星公司 AST SpaceMobile 和 Verizon 的合作，其實就在兩者官宣合作的半個月前，AST 還和另一大運營商 AT&T 達成了類似的合作。
AT&T 和 AST SpaceMobile 在 5 月 15 日的(de)宣告中表示，兩家(jia)公司(si)在達成伙伴關系(xi)前已經(jing)開展了早(zao)期(qi)測(ce)試。雙(shuang)方稱(cheng)這一天基寬帶網絡(luo)建設協議(yi)將(jiang)持續至(zhi) 2030 年。作為合(he)作協議(yi)的(de)一部分，AT&T 網絡(luo)負責(ze)人薩姆巴（Chris Sambar）將(jiang)加入 AST SpaceMobile 董事(shi)會，此舉將(jiang)加深(shen)雙(shuang)方自 2018 年以(yi)來的(de)合(he)作關系(xi)。薩姆巴受訪時說他的(de)團隊(dui)對(dui) AST SpaceMobile 的(de)技術充滿信心，BlueWalker 3 測(ce)試衛(wei)星的(de)表現令人滿意(yi)。
Verizon 和 AT&T之外，T-Mobile 則是馬斯克旗下明星公司 SpaceX 的合作伙伴。2022 年(nian) 8 月，雙方(fang)宣(xuan)布(bu)將通過 SpaceX 的 Starlink 低軌道衛(wei)星與(yu) T-Mobile 的地面(mian)移動網絡結合，讓(rang)手(shou)(shou)機可以(yi)直連衛(wei)星，讓(rang)“手(shou)(shou)機連接無處不在”，終結地面(mian)移動網絡的覆蓋(gai)盲區。T-Mobile 首席執行官 Mike Sievert 表示(shi)，該服務將于 2023 年(nian)底進(jin)入測試(shi)階段(duan)。
2022 年的(de)(de)時(shi)候，“手機直(zhi)連衛(wei)(wei)星(xing)”可是一個開創(chuang)性概念(nian)，所以(yi)(yi)這次合作在(zai)(zai)業內(nei)引發(fa)了轟動。很(hen)多(duo)業內(nei)人士(shi)對此甚至(zhi)報(bao)以(yi)(yi)懷疑態度(du)，因為(wei)(wei)綜合技(ji)術挑(tiao)(tiao)戰、實用性、價(jia)值性、監管(guan)障礙等方面看，“手機直(zhi)連衛(wei)(wei)星(xing)”實在(zai)(zai)是存在(zai)(zai)太多(duo)挑(tiao)(tiao)戰。也是在(zai)(zai)此消息發(fa)布后沒幾天，具有“向上捅(tong)破天”北斗短(duan)報(bao)文功(gong)能(neng)的(de)(de)華為(wei)(wei) Mate 50 重(zhong)磅(bang)發(fa)布，緊隨其(qi)后，蘋果的(de)(de) iPhone 14 系列也搭(da)載了類似的(de)(de)衛(wei)(wei)星(xing)緊急通信功(gong)能(neng)。
而在(zai)今年 1 月，SpaceX 和 T-Mobile 的合作終于迎來關鍵性進(jin)展——SpaceX 成功發(fa)射(she) 21 顆衛星(xing)進(jin)入軌道，其中(zhong) 6顆可為現有手(shou)機(ji)提供(gong)衛星(xing)直連服務，這(zhe)也是(shi)其首批支(zhi)持移動通(tong)信的衛星(xing)。預計未來半年內總共要發(fa)射(she)大約(yue) 840 顆，之后還(huan)會繼(ji)續增加。
至此，可以看出，衛星互聯網服務方面，美國的兩強格局已經初顯。不少海外媒體評價稱，SpaceX 迎來勁敵。此前，SpaceX 大約有 6000 顆衛星在近地軌道執行，遙遙領先于其他公司。如果 AST SpaceMobile 失敗， SpaceX 的 Starlink 就將會在美國市場上大行其道。
如今，兩強正在和時間賽跑，加速推進衛星發射、連接測試、商業落地等。5 月，SpaceX 宣布，他們已成功利用 Starlink 星鏈完成了首次衛星視頻通話實驗，這標志著衛星通信技術邁出了重要一步。此外，SpaceX還計劃今年開始提供 D2D 文本服務，并預計在 2025 年擴展到語音、數據和物聯網服務。
再來看我國(guo)——2023 年 8 月，華為(wei)公(gong)司發布(bu)全球首(shou)款(kuan)支持衛(wei)星通(tong)話的大眾手(shou)機(ji) Mate60 Pro，通(tong)過使用我國(guo)的地球同步軌道(dao)衛(wei)星“天通(tong)一號(hao)”，率先(xian)實現了手(shou)機(ji)直連(lian)衛(wei)星的語音業(ye)務運營。
寫在最后
手(shou)(shou)機(ji)直(zhi)連衛星有望從(cong)根本上解決地(di)(di)面(mian)通信(xin)網(wang)絡(luo)覆蓋不足的(de)問題，是(shi)實現空天地(di)(di)海一體化通信(xin)的(de)關鍵，是(shi)構(gou)建 6G 星地(di)(di)融合網(wang)絡(luo)的(de)支(zhi)柱(zhu)之(zhi)一。手(shou)(shou)機(ji)直(zhi)連衛星除了為(wei)智能(neng)手(shou)(shou)機(ji)帶來好處之(zhi)外(wai)，還能(neng)夠支(zhi)持(chi)垂直(zhi)行(xing)業的(de)工(gong)業和物聯網(wang)設備，例如汽車(che)、醫(yi)療(liao)、農業/林業、海運、鐵路(lu)、航空/無人機(ji)行(xing)業、國家(jia)安(an)全和公共(gong)安(an)全等。
但(dan)全球手機(ji)直連(lian)通信快速(su)發(fa)展的同(tong)時，也面臨著新技術(shu)發(fa)展帶來的挑戰，比如標準問(wen)題、監管(guan)問(wen)題、頻譜干擾問(wen)題等等。隨著相關挑戰不斷被解決，人類正在迎接空天地一體化的互聯(lian)未來。
