衛星通信(xin)領域又出重(zhong)磅合作！
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(nian)上看，手(shou)機直(zhi)連(lian)(lian)衛(wei)星是指(zhi)利用衛(wei)星作為通信基站(zhan)，使用普通智(zhi)能手(shou)機直(zhi)接(jie)與衛(wei)星建立通信網絡(luo)連(lian)(lian)接(jie)，而無需(xu)通過(guo)地面基站(zhan)和衛(wei)星地球(qiu)站(zhan)中(zhong)轉。借助衛(wei)星系(xi)統(tong)提(ti)供的全球(qiu)網絡(luo)，通過(guo)一(yi)部普通智(zhi)能手(shou)機就能實現為任(ren)何(he)人(ren)、任(ren)何(he)時間、任(ren)何(he)地點提(ti)供無縫覆蓋(gai)的通信服務，無論是在偏遠山區、海上、空中(zhong)，還是處在自然(ran)災(zai)害(hai)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(yue)迄今其股價(jia)已上漲了四倍。
為(wei)何資本(ben)市場如此(ci)看好這(zhe)次合(he)作(zuo)？這(zhe)次合(he)作(zuo)又將對(dui)整(zheng)個衛(wei)星通信的(de)市場格局帶來怎樣的(de)影響？本(ben)文將一一進行解析。
“具有變革意義的商業里程碑”
生活在城市中的(de)人(ren)們，早已習慣于打開手機就(jiu)有信(xin)號(hao)的(de)情況。但事(shi)實上(shang)，國際(ji)電(dian)信(xin)聯盟（ITU）2023 年(nian) 11 月(yue)的(de)統計表明(ming)，全球目前仍有 26 億人(ren)處(chu)于無(wu)網絡狀(zhuang)態，移(yi)動(dong)運營(ying)商們希(xi)望盡快為這(zhe)些地區的(de)用戶提供聯網服務，這(zhe)正是衛星通(tong)信(xin)存在的(de)價值(zhi)。
簡單來(lai)說，衛星通(tong)信作為(wei)地面蜂窩通(tong)信系(xi)統的補充，其應用領域有三類：
人煙稀少地區：在光纖(xian)和基(ji)站不方(fang)便布(bu)設的地區(qu)(qu)，衛(wei)星通信會發揮很大的作用。比如(ru)在國外(wai)或國內中西(xi)部地區(qu)(qu)，對于一些戶外(wai)愛好者，以及(ji)礦產勘(kan)察、自(zi)然保護等特殊工作人群而(er)言，衛(wei)星電話(hua)很有用；
海洋以及天空場景：例(li)如航海(hai)船舶、民(min)航飛(fei)機，對(dui)衛(wei)星通信有強烈的需求；
應急救災場景：當發生地(di)震(zhen)、洪水等自(zi)然災(zai)害，地(di)面通信(xin)系統失靈，就(jiu)需要(yao)借助衛(wei)星，進行應(ying)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(wei)星(xing)通(tong)信(xin)與蜂窩(wo)通(tong)信(xin)的一個典(dian)型的區別在于，衛(wei)星(xing)基(ji)礎設施建成(cheng)后，可(ke)以為(wei)全(quan)球提供服務(wu)，而蜂窩(wo)網(wang)絡(luo)只是(shi)在本(ben)地提供服務(wu)。理論上來說，蜂窩(wo)網(wang)絡(luo)只要符(fu)合(he)本(ben)地頻譜劃分(fen)和(he)管理制度即可(ke)，而衛(wei)星(xing)通(tong)信(xin)必須符(fu)合(he)全(quan)球統一的頻譜劃分(fen)規則。
對衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)通(tong)信工作(zuo)頻(pin)(pin)率(lv)資(zi)源的(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)，要(yao)向國際電聯（ITU-R）進(jin)行申請。ITU-R 有明(ming)確的(de)(de)(de)(de)文件，對申報程(cheng)序和規則有嚴(yan)格的(de)(de)(de)(de)要(yao)求，往往是和衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)軌道資(zi)源的(de)(de)(de)(de)申請同步進(jin)行。衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)通(tong)信工作(zuo)在微波頻(pin)(pin)段(duan)，其頻(pin)(pin)率(lv)范(fan)圍為 1GHz~40GHz，大部(bu)分(fen)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)是 Ku、Ka、V 等波段(duan)，即(ji) 12GHz-75Ghz 頻(pin)(pin)段(duan)，也有一部(bu)分(fen)使用(yong)(yong) C 波段(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(xing)例(li)子莫過于馬斯克的(de) SpaceX，借由 T-Mobile 的(de)蜂窩頻譜，星(xing)鏈衛(wei)(wei)星(xing)方(fang)案針對(dui)現有(you) LTE 手(shou)機(ji)(ji)推出手(shou)機(ji)(ji)直(zhi)連衛(wei)(wei)星(xing)的(de)服務，無需手(shou)機(ji)(ji)硬(ying)件改造，能支(zhi)持 4G 普通(tong)手(shou)機(ji)(ji)提供直(zhi)連服務，并且(qie)與當前大多數智(zhi)能手(shou)機(ji)(ji)都兼容。之所以能實現這一(yi)點，是因為(wei)這些衛(wei)(wei)星(xing)的(de)功能類似太(tai)空(kong)中(zhong)的(de)蜂窩基(ji)站，并具有(you)先進的(de) eNodeB 調(diao)制(zhi)解(jie)調(diao)器，可實現類似于漫游(you)合(he)作(zuo)伙伴(ban)的(de)網(wang)絡集成——相當于直(zhi)接把基(ji)站建到天上。原理(li)如下圖所示：
圖 星(xing)鏈(lian)手機(ji)直(zhi)連衛星(xing)方案
然而，這種方案也需要很大的代價。衛星網絡使用(yong)的(de)頻(pin)(pin)段肯(ken)定(ding)不能與地面 4G 和(he) 5G 網絡的(de)頻(pin)(pin)段相同，否(fou)則(ze)會產生嚴(yan)重干擾。因(yin)此，為避免干擾，運(yun)營商(shang)(shang)需(xu)單獨為衛星網絡劃(hua)出一(yi)部(bu)分頻(pin)(pin)段。但這(zhe)又帶來(lai)了新問題，頻(pin)(pin)譜是(shi)運(yun)營商(shang)(shang)最寶貴的(de)財富，是(shi)花(hua)巨資(zi)拍得的(de)，運(yun)營商(shang)(shang)需(xu)要(yao)謹(jin)慎(shen)的(de)權(quan)衡(heng)投(tou)資(zi)和(he)收(shou)益。
再回(hui)到前(qian)文(wen)，AST SpaceMobile 與 Verizon 的(de)(de)合作模(mo)式正是第二種——利(li)用合作伙(huo)伴(ban)移動運營商的(de)(de)頻(pin)譜運營衛星直連服務，為客戶提供(gong)衛星通(tong)信。作為天基(ji)蜂窩寬帶網絡(luo)的(de)(de)基(ji)石(shi)，今年 3 月(yue)，AST5000 ASIC 芯片(pian)已(yi)經在臺積(ji)電流片(pian)；4 月(yue) 25 日，AST 又利(li)用衛星與未經修改的(de)(de)智能手機(ji)，一臺三星 Galaxy S22，一臺蘋果 iPhone ，從(cong)德克薩斯州米德蘭市使用 AT&T 2G 蜂窩頻(pin)譜，打通(tong)了到日本(ben)的(de)(de)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(chuang)始人(ren)、董事長兼首席(xi)執行官阿貝(bei)爾·阿維蘭 (Abel Avellan) 表示：“與 Verizon 的(de)這(zhe)一(yi)新合(he)作關系將是一(yi)個變革性的(de)商業里程(cheng)碑(bei)。在全球最(zui)有價(jia)值的(de)無線市(shi)場上，通過美(mei)國移動運營商的(de) 850 MHz 優質頻譜，AST Space Mobile 將得以實現(xian)對(dui)美(mei)國大(da)陸的(de) 100% 覆蓋(gai)。”
據悉，今年夏天，AST SpaceMobile 公司計(ji)劃從美國(guo)卡納維拉爾(er)角發(fa)射第(di)一(yi)批商業(ye)衛星，發(fa)射至近地(di)軌道。這批最初的五(wu)顆衛星將由 SpaceX 的運(yun)載火箭發(fa)射升空，并在(zai)發(fa)射后(hou) 3 個月左右開始執行任務。
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(zai)(zai) 5 月 15 日(ri)的(de)(de)(de)宣(xuan)告(gao)中表(biao)示，兩家公司在(zai)(zai)達成伙伴關(guan)系(xi)前已(yi)經開展了早期(qi)測(ce)(ce)試。雙方稱這一天基寬(kuan)帶(dai)網絡(luo)建設協議(yi)將持續至 2030 年。作(zuo)為合(he)(he)作(zuo)協議(yi)的(de)(de)(de)一部分(fen)，AT&T 網絡(luo)負(fu)責人薩(sa)姆巴(ba)（Chris Sambar）將加(jia)入 AST SpaceMobile 董事會，此舉將加(jia)深(shen)雙方自 2018 年以來的(de)(de)(de)合(he)(he)作(zuo)關(guan)系(xi)。薩(sa)姆巴(ba)受(shou)訪時說(shuo)他的(de)(de)(de)團(tuan)隊對 AST SpaceMobile 的(de)(de)(de)技術充(chong)滿信心，BlueWalker 3 測(ce)(ce)試衛星的(de)(de)(de)表(biao)現令人滿意。
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，雙方宣布將通(tong)過(guo) SpaceX 的 Starlink 低軌道衛(wei)星與(yu) T-Mobile 的地(di)面(mian)(mian)移(yi)(yi)動(dong)網絡結(jie)合，讓(rang)手(shou)機可以直連(lian)(lian)衛(wei)星，讓(rang)“手(shou)機連(lian)(lian)接(jie)無(wu)處不在”，終結(jie)地(di)面(mian)(mian)移(yi)(yi)動(dong)網絡的覆蓋(gai)盲區。T-Mobile 首席(xi)執行(xing)官 Mike Sievert 表示，該服務(wu)將于 2023 年底進入(ru)測(ce)試(shi)階(jie)段(duan)。
2022 年的(de)時候，“手機直連(lian)衛(wei)星”可是(shi)一個開(kai)創性概念，所(suo)以這次合作在(zai)業(ye)內(nei)引發了轟(hong)動。很多(duo)業(ye)內(nei)人士對此(ci)甚(shen)至報(bao)以懷(huai)疑態度，因為綜合技術挑戰、實用性、價值性、監管障(zhang)礙(ai)等(deng)方面(mian)看，“手機直連(lian)衛(wei)星”實在(zai)是(shi)存在(zai)太多(duo)挑戰。也是(shi)在(zai)此(ci)消息發布后(hou)沒幾天，具有“向上(shang)捅破天”北斗短(duan)報(bao)文功能(neng)的(de)華為 Mate 50 重磅發布，緊隨(sui)其后(hou)，蘋果的(de) iPhone 14 系列也搭載了類似的(de)衛(wei)星緊急通信(xin)功能(neng)。
而在今年 1 月，SpaceX 和 T-Mobile 的(de)合(he)作終于迎來關鍵性進展——SpaceX 成功發射 21 顆(ke)衛星進入(ru)軌道，其中(zhong) 6顆(ke)可(ke)為現(xian)有手機提供衛星直連服務，這也是其首批支持移動通信的(de)衛星。預計未來半年內總共要發射大約 840 顆(ke)，之(zhi)后還會(hui)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(yue)，華為公司(si)發布全(quan)球首款支持衛星通話(hua)的(de)(de)大(da)眾手機(ji) Mate60 Pro，通過(guo)使(shi)用我國(guo)的(de)(de)地(di)球同步軌道(dao)衛星“天(tian)通一(yi)號”，率先實現(xian)了手機(ji)直連衛星的(de)(de)語音(yin)業(ye)務運營。
寫在最后
手機(ji)直(zhi)連衛(wei)星(xing)有(you)望從根本上解(jie)決地(di)面通信(xin)網(wang)絡覆蓋不足的問題(ti)，是(shi)實現空天地(di)海一(yi)體化通信(xin)的關鍵，是(shi)構建 6G 星(xing)地(di)融合(he)網(wang)絡的支柱之一(yi)。手機(ji)直(zhi)連衛(wei)星(xing)除(chu)了為智(zhi)能手機(ji)帶來好處(chu)之外，還能夠支持垂直(zhi)行(xing)業的工業和物聯網(wang)設備，例如(ru)汽車、醫療(liao)、農業/林業、海運、鐵(tie)路、航空/無人機(ji)行(xing)業、國(guo)家安全和公(gong)共安全等(deng)。
但全球(qiu)手(shou)機直連通信快(kuai)速發展的(de)同時，也面臨著(zhu)新(xin)技(ji)術(shu)發展帶(dai)來(lai)的(de)挑戰，比(bi)如標準問題、監管問題、頻譜(pu)干擾問題等(deng)等(deng)。隨(sui)著(zhu)相(xiang)關挑戰不斷被解決，人(ren)類正(zheng)在迎接空天地一(yi)體化的(de)互聯未來(lai)。
