衛星通(tong)信(xin)領域又出重磅(bang)合作！
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)(shang)看(kan)，手機(ji)(ji)直連(lian)衛星(xing)是(shi)(shi)指利用衛星(xing)作為(wei)通(tong)信基站(zhan)，使(shi)用普(pu)通(tong)智(zhi)能(neng)手機(ji)(ji)直接(jie)與衛星(xing)建立通(tong)信網(wang)絡(luo)連(lian)接(jie)，而無(wu)需通(tong)過(guo)地面(mian)基站(zhan)和衛星(xing)地球站(zhan)中(zhong)轉。借助(zhu)衛星(xing)系(xi)統提供的全球網(wang)絡(luo)，通(tong)過(guo)一部(bu)普(pu)通(tong)智(zhi)能(neng)手機(ji)(ji)就能(neng)實現為(wei)任何人、任何時間、任何地點提供無(wu)縫覆蓋的通(tong)信服(fu)務，無(wu)論(lun)是(shi)(shi)在偏遠山區、海上(shang)(shang)、空(kong)中(zhong)，還是(shi)(shi)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(ben)月迄今其(qi)股價已上漲了四倍。
為何資本(ben)市場如此看好這次合作？這次合作又將(jiang)(jiang)對(dui)整個(ge)衛星通信的(de)市場格局帶來怎樣的(de)影響？本(ben)文將(jiang)(jiang)一一進行解析。
“具有變革意義的商業里程碑”
生活在城(cheng)市中的人(ren)們，早已習慣(guan)于打開手機(ji)就有(you)信(xin)(xin)號的情(qing)況。但事實上，國(guo)際電信(xin)(xin)聯盟（ITU）2023 年 11 月的統計(ji)表(biao)明，全球目前仍(reng)有(you) 26 億人(ren)處于無網(wang)絡狀態，移動運營商們希望盡快為(wei)這(zhe)些(xie)地(di)區的用戶(hu)提供(gong)聯網(wang)服務，這(zhe)正是衛星通信(xin)(xin)存在的價值。
簡單來說，衛星通(tong)信作為地面(mian)蜂窩通(tong)信系統(tong)的補(bu)充，其應用領(ling)域有三類：
人煙稀少地區：在光纖和基站不(bu)方(fang)便布設的地區，衛星通信會發揮很大的作(zuo)用(yong)。比如在國外(wai)或國內中(zhong)西(xi)部地區，對(dui)于一(yi)些(xie)戶外(wai)愛好者(zhe)，以及礦產勘察(cha)、自然保護等特殊工作(zuo)人群而(er)言，衛星電話很有用(yong)；
海洋以及天空場景：例如航(hang)海(hai)船舶、民航(hang)飛機，對衛星(xing)通(tong)信有強(qiang)烈的(de)需求；
應急救災場景：當發生地(di)震、洪水等自(zi)然災(zai)害，地(di)面(mian)通信(xin)系統(tong)失(shi)靈，就需要借助衛星(xing)，進行應急通信(xin)。
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(tong)(tong)信與(yu)蜂窩(wo)(wo)通(tong)(tong)信的(de)(de)(de)一個典型的(de)(de)(de)區別(bie)在(zai)(zai)于，衛星基礎設施建成后，可以為全(quan)球提供服務，而蜂窩(wo)(wo)網絡只是在(zai)(zai)本地提供服務。理(li)論上(shang)來說，蜂窩(wo)(wo)網絡只要符(fu)合本地頻譜劃(hua)分和管理(li)制度即可，而衛星通(tong)(tong)信必須符(fu)合全(quan)球統(tong)一的(de)(de)(de)頻譜劃(hua)分規(gui)則(ze)。
對衛(wei)(wei)星通信(xin)工作頻(pin)(pin)(pin)率資源(yuan)的使用，要(yao)向國(guo)際電聯（ITU-R）進行申(shen)請。ITU-R 有(you)明確的文件(jian)，對申(shen)報程序和規則有(you)嚴格(ge)的要(yao)求，往(wang)往(wang)是和衛(wei)(wei)星軌(gui)道資源(yuan)的申(shen)請同步進行。衛(wei)(wei)星通信(xin)工作在(zai)微波頻(pin)(pin)(pin)段，其頻(pin)(pin)(pin)率范圍為 1GHz~40GHz，大部分(fen)衛(wei)(wei)星采用的是 Ku、Ka、V 等波段，即 12GHz-75Ghz 頻(pin)(pin)(pin)段，也有(you)一部分(fen)使用 C 波段，即 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(li)子莫過于馬斯克的(de) SpaceX，借由 T-Mobile 的(de)蜂窩(wo)(wo)頻譜，星(xing)鏈衛星(xing)方案(an)針對(dui)現有(you) LTE 手機(ji)(ji)(ji)推出(chu)手機(ji)(ji)(ji)直連衛星(xing)的(de)服務，無需手機(ji)(ji)(ji)硬件改造，能支持 4G 普通手機(ji)(ji)(ji)提供直連服務，并且與(yu)當前大多數(shu)智能手機(ji)(ji)(ji)都兼(jian)容。之(zhi)所以能實現這一點(dian)，是(shi)因為這些衛星(xing)的(de)功能類似太(tai)空中的(de)蜂窩(wo)(wo)基站(zhan)，并具有(you)先(xian)進的(de) eNodeB 調(diao)制(zhi)解調(diao)器，可實現類似于漫游合作伙伴的(de)網絡集成——相(xiang)當于直接把基站(zhan)建到(dao)天(tian)上。原理如(ru)下圖所示：
圖 星鏈手機直連衛(wei)星方案
然而，這種方案也需要很大的代價。衛(wei)星(xing)網絡使用的(de)頻(pin)(pin)段肯定不能與地(di)面 4G 和 5G 網絡的(de)頻(pin)(pin)段相(xiang)同，否則(ze)會產生嚴重干(gan)擾。因此，為(wei)避(bi)免(mian)干(gan)擾，運(yun)營商需單獨為(wei)衛(wei)星(xing)網絡劃(hua)出一部分頻(pin)(pin)段。但這又帶來了新問(wen)題，頻(pin)(pin)譜是(shi)運(yun)營商最寶貴的(de)財富，是(shi)花巨(ju)資(zi)拍得(de)的(de)，運(yun)營商需要謹(jin)慎的(de)權衡投(tou)資(zi)和收益。
再(zai)回到前(qian)文，AST SpaceMobile 與(yu) Verizon 的合作模式正是第二(er)種——利(li)用(yong)合作伙伴移動運營(ying)商的頻譜運營(ying)衛星(xing)直連服務，為(wei)(wei)客戶提供(gong)衛星(xing)通(tong)信。作為(wei)(wei)天基(ji)蜂窩寬(kuan)帶網絡(luo)的基(ji)石(shi)，今年 3 月(yue)，AST5000 ASIC 芯片(pian)已(yi)經在臺積電(dian)流片(pian)；4 月(yue) 25 日(ri)，AST 又(you)利(li)用(yong)衛星(xing)與(yu)未經修改的智能(neng)手機(ji)，一(yi)臺三星(xing) Galaxy S22，一(yi)臺蘋果(guo) iPhone ，從德克(ke)薩斯州米德蘭市使用(yong) AT&T 2G 蜂窩頻譜，打通(tong)了(le)到日(ri)本的電(dian)話(hua)。
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(guan)阿(a)(a)貝爾(er)·阿(a)(a)維(wei)蘭 (Abel Avellan) 表示：“與 Verizon 的(de)(de)這一(yi)新合作(zuo)關系將是一(yi)個變革性(xing)的(de)(de)商業里(li)程碑。在全球最(zui)有價值的(de)(de)無線市場上，通過美(mei)國(guo)移動運營商的(de)(de) 850 MHz 優質頻譜，AST Space Mobile 將得以(yi)實現對美(mei)國(guo)大陸的(de)(de) 100% 覆蓋。”
據悉，今年夏天，AST SpaceMobile 公司(si)計(ji)劃從美國(guo)卡(ka)納維拉爾角發射第一批商(shang)業衛星，發射至近地軌道。這批最初的(de)(de)五顆衛星將由 SpaceX 的(de)(de)運載火箭發射升空(kong)，并(bing)在發射后 3 個月左(zuo)右開始執行任(ren)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(zai) 5 月 15 日的(de)(de)宣告中表示，兩家公司在(zai)達成(cheng)伙伴關(guan)系前已經開展(zhan)了早期測試(shi)。雙方(fang)稱這一天(tian)基寬帶網(wang)絡建設(she)協議將(jiang)(jiang)持續至 2030 年。作為合作協議的(de)(de)一部(bu)分，AT&T 網(wang)絡負責(ze)人薩(sa)姆巴(ba)（Chris Sambar）將(jiang)(jiang)加(jia)入 AST SpaceMobile 董事會，此舉將(jiang)(jiang)加(jia)深雙方(fang)自 2018 年以來的(de)(de)合作關(guan)系。薩(sa)姆巴(ba)受訪(fang)時說他的(de)(de)團隊(dui)對(dui) AST SpaceMobile 的(de)(de)技術(shu)充滿(man)信心，BlueWalker 3 測試(shi)衛星的(de)(de)表現令人滿(man)意。
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 8 月(yue)，雙方宣布將(jiang)通過 SpaceX 的 Starlink 低軌道衛(wei)星(xing)(xing)與 T-Mobile 的地(di)面移(yi)動網(wang)絡(luo)結合(he)，讓手(shou)機可(ke)以直連衛(wei)星(xing)(xing)，讓“手(shou)機連接無處(chu)不(bu)在”，終結地(di)面移(yi)動網(wang)絡(luo)的覆蓋盲區(qu)。T-Mobile 首(shou)席執(zhi)行官 Mike Sievert 表示，該(gai)服務將(jiang)于 2023 年底進入(ru)測試階段。
2022 年的時候，“手機(ji)直連(lian)衛(wei)星”可是(shi)一個開(kai)創性概念，所以(yi)這次合作(zuo)在(zai)業(ye)(ye)內引發(fa)了轟動(dong)。很多業(ye)(ye)內人(ren)士對此甚至報(bao)以(yi)懷疑態度，因為綜合技術(shu)挑(tiao)戰(zhan)、實用性、價值性、監管障(zhang)礙等方(fang)面看，“手機(ji)直連(lian)衛(wei)星”實在(zai)是(shi)存在(zai)太多挑(tiao)戰(zhan)。也(ye)是(shi)在(zai)此消(xiao)息發(fa)布后(hou)沒幾(ji)天(tian)，具有“向上捅破天(tian)”北斗短報(bao)文功能(neng)的華(hua)為 Mate 50 重磅發(fa)布，緊隨其后(hou)，蘋果的 iPhone 14 系列也(ye)搭(da)載了類似的衛(wei)星緊急通信(xin)功能(neng)。
而在今年(nian) 1 月，SpaceX 和 T-Mobile 的合(he)作終于(yu)迎來(lai)關鍵性進展(zhan)——SpaceX 成功發(fa)射 21 顆(ke)(ke)衛星(xing)進入(ru)軌(gui)道，其中 6顆(ke)(ke)可為現有手機提供衛星(xing)直(zhi)連(lian)服務，這也(ye)是其首批(pi)支持(chi)移動通信的衛星(xing)。預計(ji)未來(lai)半年(nian)內總共要發(fa)射大約 840 顆(ke)(ke)，之后(hou)還會(hui)繼續增(zeng)加(jia)。
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，華為公司發(fa)布全球(qiu)首款(kuan)支持(chi)衛(wei)(wei)星通話(hua)的大(da)眾手機 Mate60 Pro，通過(guo)使用我國(guo)的地球(qiu)同步軌道衛(wei)(wei)星“天通一(yi)號(hao)”，率先(xian)實現(xian)了(le)手機直連衛(wei)(wei)星的語音業務運營。
寫在最后
手(shou)機(ji)直連(lian)衛星有望(wang)從根本(ben)上解決地面通信(xin)網絡(luo)覆蓋不足的(de)(de)問題，是實現空(kong)天地海一體(ti)化通信(xin)的(de)(de)關鍵，是構(gou)建 6G 星地融(rong)合(he)網絡(luo)的(de)(de)支(zhi)柱之(zhi)一。手(shou)機(ji)直連(lian)衛星除了(le)為智(zhi)能手(shou)機(ji)帶(dai)來好處之(zhi)外，還能夠支(zhi)持垂(chui)直行業(ye)的(de)(de)工(gong)業(ye)和物聯(lian)網設備，例如汽車、醫療、農業(ye)/林業(ye)、海運、鐵路、航空(kong)/無人(ren)機(ji)行業(ye)、國家安(an)(an)全(quan)(quan)和公(gong)共(gong)安(an)(an)全(quan)(quan)等。
但全球(qiu)手機直連通信(xin)快速發展(zhan)的(de)同時，也面臨著新技術發展(zhan)帶來的(de)挑戰，比(bi)如標準(zhun)問(wen)題(ti)(ti)、監(jian)管(guan)問(wen)題(ti)(ti)、頻(pin)譜干擾問(wen)題(ti)(ti)等等。隨著相關挑戰不斷被解決，人類正在迎接(jie)空天地一體化的(de)互(hu)聯未來。
