衛星(xing)通信領域又出(chu)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(gai)念上看(kan)，手(shou)(shou)機直連衛(wei)星(xing)(xing)(xing)是指利用(yong)衛(wei)星(xing)(xing)(xing)作為(wei)通(tong)信(xin)基(ji)站(zhan)，使用(yong)普(pu)通(tong)智能(neng)(neng)手(shou)(shou)機直接(jie)與衛(wei)星(xing)(xing)(xing)建立通(tong)信(xin)網(wang)(wang)絡(luo)連接(jie)，而無需通(tong)過地(di)面基(ji)站(zhan)和衛(wei)星(xing)(xing)(xing)地(di)球(qiu)站(zhan)中轉。借助衛(wei)星(xing)(xing)(xing)系統提供(gong)(gong)的全球(qiu)網(wang)(wang)絡(luo)，通(tong)過一部普(pu)通(tong)智能(neng)(neng)手(shou)(shou)機就(jiu)能(neng)(neng)實現為(wei)任(ren)(ren)何人、任(ren)(ren)何時間、任(ren)(ren)何地(di)點提供(gong)(gong)無縫覆蓋的通(tong)信(xin)服務，無論是在偏遠山區、海上、空中，還是處在自(zi)然災(zai)害中。
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(qi)今其股價(jia)已上漲了四倍。
為何資本市(shi)(shi)場如此看好(hao)這次合(he)作？這次合(he)作又(you)將對整個衛(wei)星通信的市(shi)(shi)場格局(ju)帶(dai)來怎樣的影響？本文將一一進行解析(xi)。
“具有變革意義的商業里程碑”
生(sheng)活在城市中的人們(men)，早已習慣(guan)于打開手機就(jiu)有(you)(you)信(xin)(xin)號的情況。但事實上，國際電(dian)信(xin)(xin)聯(lian)盟（ITU）2023 年 11 月的統(tong)計(ji)表明，全(quan)球目前仍(reng)有(you)(you) 26 億人處于無網絡狀態，移動運營(ying)商們(men)希望盡快為這些地(di)區的用戶提供(gong)聯(lian)網服務，這正是衛星通信(xin)(xin)存在的價值。
簡(jian)單(dan)來說，衛星通(tong)信作為地(di)面蜂窩通(tong)信系統的補充(chong)，其應用領域(yu)有三類(lei)：
人煙稀少地區：在光纖和基站不方(fang)便布設的地(di)區(qu)，衛星通(tong)信會發揮很(hen)大的作用。比如在國(guo)外或國(guo)內中西部地(di)區(qu)，對于(yu)一些戶外愛好者，以及(ji)礦(kuang)產勘察、自(zi)然保護等特殊工作人群而言，衛星電話很(hen)有用；
海洋以及天空場景：例如(ru)航海船舶、民航飛機，對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，地面通信(xin)系統失靈(ling)，就需要借助衛星(xing)，進行(xing)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
衛星通信(xin)與蜂(feng)窩通信(xin)的一個典型的區別(bie)在于(yu)，衛星基礎設(she)施建成后(hou)，可(ke)以為(wei)全(quan)球提供(gong)服務，而(er)蜂(feng)窩網絡只是在本地(di)提供(gong)服務。理(li)論上來說，蜂(feng)窩網絡只要符(fu)合本地(di)頻譜劃(hua)分和管理(li)制度即可(ke)，而(er)衛星通信(xin)必須符(fu)合全(quan)球統一的頻譜劃(hua)分規則。
對(dui)衛(wei)星(xing)通信工作頻率資源(yuan)的(de)(de)使用，要向國際電聯（ITU-R）進行申(shen)請。ITU-R 有明確(que)的(de)(de)文件，對(dui)申(shen)報程序和(he)規則有嚴格的(de)(de)要求，往(wang)往(wang)是(shi)和(he)衛(wei)星(xing)軌道資源(yuan)的(de)(de)申(shen)請同步進行。衛(wei)星(xing)通信工作在(zai)微波頻段(duan)，其頻率范(fan)圍為 1GHz~40GHz，大部分衛(wei)星(xing)采(cai)用的(de)(de)是(shi) Ku、Ka、V 等(deng)波段(duan)，即 12GHz-75Ghz 頻段(duan)，也(ye)有一(yi)部分使用 C 波段(duan)，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(xing)例子莫過于(yu)馬斯克的(de) SpaceX，借由 T-Mobile 的(de)蜂窩(wo)頻譜，星(xing)(xing)鏈衛(wei)星(xing)(xing)方案針對現有(you) LTE 手(shou)機推出(chu)手(shou)機直連衛(wei)星(xing)(xing)的(de)服務(wu)，無需手(shou)機硬(ying)件(jian)改造，能支持(chi) 4G 普通手(shou)機提供直連服務(wu)，并且與當前大多數智能手(shou)機都兼(jian)容(rong)。之(zhi)所以能實現這一點(dian)，是因為這些衛(wei)星(xing)(xing)的(de)功能類似太空中的(de)蜂窩(wo)基(ji)站，并具有(you)先進的(de) eNodeB 調制解調器(qi)，可實現類似于(yu)漫游合(he)作伙伴的(de)網(wang)絡集成——相當于(yu)直接把(ba)基(ji)站建(jian)到(dao)天上。原理(li)如(ru)下圖(tu)所示：
圖(tu) 星鏈手機(ji)直連衛星方案(an)
然而，這種方案也需要很大的代價。衛(wei)(wei)星網絡(luo)使用的(de)頻段(duan)肯定不能與地面 4G 和(he) 5G 網絡(luo)的(de)頻段(duan)相同，否則會產生嚴(yan)重(zhong)干擾(rao)。因此，為避免干擾(rao)，運營(ying)商(shang)(shang)(shang)需單獨為衛(wei)(wei)星網絡(luo)劃出(chu)一部分頻段(duan)。但(dan)這(zhe)又(you)帶來(lai)了新問題(ti)，頻譜是運營(ying)商(shang)(shang)(shang)最寶(bao)貴的(de)財富，是花巨資拍得的(de)，運營(ying)商(shang)(shang)(shang)需要謹慎的(de)權(quan)衡投資和(he)收益(yi)。
再回到(dao)前文(wen)，AST SpaceMobile 與 Verizon 的合(he)作模式正(zheng)是第(di)二種——利用合(he)作伙伴(ban)移動運(yun)(yun)營商的頻譜(pu)運(yun)(yun)營衛星(xing)直連服務，為(wei)客戶提(ti)供(gong)衛星(xing)通信。作為(wei)天基(ji)蜂(feng)窩寬帶網(wang)絡的基(ji)石，今年(nian) 3 月，AST5000 ASIC 芯片已經在臺積電流(liu)片；4 月 25 日，AST 又利用衛星(xing)與未(wei)經修改的智能手(shou)機，一(yi)(yi)臺三(san)星(xing) Galaxy S22，一(yi)(yi)臺蘋果 iPhone ，從德克薩斯州米德蘭(lan)市使(shi)用 AT&T 2G 蜂(feng)窩頻譜(pu)，打通了到(dao)日本的電話(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阿貝爾·阿維蘭 (Abel Avellan) 表示：“與(yu) Verizon 的(de)(de)這一新(xin)合(he)作關系(xi)將是一個(ge)變革性的(de)(de)商業(ye)里程碑(bei)。在(zai)全球最有價值的(de)(de)無線市場上，通過美國移動運營商的(de)(de) 850 MHz 優質(zhi)頻譜，AST Space Mobile 將得以實(shi)現(xian)對美國大陸的(de)(de) 100% 覆蓋。”
據(ju)悉，今年夏天，AST SpaceMobile 公司計劃從美國卡納維拉(la)爾角(jiao)發射(she)第一批商業衛(wei)星，發射(she)至近地軌道(dao)。這批最初的五顆衛(wei)星將由(you) SpaceX 的運載火(huo)箭發射(she)升空，并在發射(she)后 3 個月左(zuo)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 5 月 15 日的(de)宣告中(zhong)表(biao)示，兩家公司在達成(cheng)伙伴關系前已經(jing)開(kai)展了早期測(ce)試。雙(shuang)方稱這一天基寬帶網(wang)絡(luo)(luo)建(jian)設協(xie)議(yi)(yi)將持續至(zhi) 2030 年(nian)。作(zuo)為合作(zuo)協(xie)議(yi)(yi)的(de)一部分，AT&T 網(wang)絡(luo)(luo)負責人(ren)薩(sa)姆(mu)巴(ba)（Chris Sambar）將加入 AST SpaceMobile 董事會，此舉將加深雙(shuang)方自(zi) 2018 年(nian)以(yi)來的(de)合作(zuo)關系。薩(sa)姆(mu)巴(ba)受訪時(shi)說他的(de)團(tuan)隊對 AST SpaceMobile 的(de)技(ji)術充滿(man)信(xin)心(xin)，BlueWalker 3 測(ce)試衛星(xing)的(de)表(biao)現令人(ren)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，雙方宣布將(jiang)通過 SpaceX 的(de) Starlink 低軌道衛星與(yu) T-Mobile 的(de)地面移動網絡結合，讓手機可(ke)以直連(lian)衛星，讓“手機連(lian)接無處不在”，終結地面移動網絡的(de)覆蓋盲區(qu)。T-Mobile 首(shou)席執(zhi)行官(guan) Mike Sievert 表示，該(gai)服務將(jiang)于 2023 年底進入測試階段。
2022 年的時候，“手(shou)機直連(lian)衛(wei)星(xing)(xing)”可是(shi)一(yi)個開創性概念，所以這次合(he)作在(zai)業內(nei)引發(fa)(fa)了轟動。很多(duo)業內(nei)人士對此甚至報以懷疑態度，因(yin)為綜合(he)技術(shu)挑戰(zhan)、實用(yong)性、價(jia)值性、監管(guan)障礙等方(fang)面看，“手(shou)機直連(lian)衛(wei)星(xing)(xing)”實在(zai)是(shi)存在(zai)太(tai)多(duo)挑戰(zhan)。也(ye)是(shi)在(zai)此消息(xi)發(fa)(fa)布后沒幾天(tian)，具有“向上捅破天(tian)”北斗短報文功(gong)能的華為 Mate 50 重磅發(fa)(fa)布，緊隨其(qi)后，蘋果的 iPhone 14 系列也(ye)搭載了類似(si)的衛(wei)星(xing)(xing)緊急(ji)通信功(gong)能。
而在今年 1 月，SpaceX 和 T-Mobile 的合(he)作(zuo)終于迎來(lai)關鍵(jian)性進(jin)展(zhan)——SpaceX 成功(gong)發射 21 顆衛(wei)星進(jin)入軌(gui)道，其中(zhong) 6顆可(ke)為現(xian)有手機提(ti)供(gong)衛(wei)星直連服(fu)務，這也(ye)是(shi)其首(shou)批支持移動通信的衛(wei)星。預計未(wei)來(lai)半年內(nei)總共要發射大約 840 顆，之后還會繼(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(zai)來看我(wo)國——2023 年 8 月(yue)，華為公司發(fa)布全球首(shou)款支持衛星通(tong)話的大眾手(shou)機 Mate60 Pro，通(tong)過使用我(wo)國的地球同步(bu)軌道衛星“天通(tong)一號”，率先(xian)實現了手(shou)機直連衛星的語音業(ye)務運營。
寫在最后
手(shou)機(ji)(ji)直連衛星有望從根本(ben)上解決地(di)面(mian)通(tong)信網絡覆蓋不足的問(wen)題，是實現空(kong)天地(di)海一體(ti)化通(tong)信的關鍵，是構建 6G 星地(di)融合網絡的支(zhi)柱之一。手(shou)機(ji)(ji)直連衛星除(chu)了為智能(neng)手(shou)機(ji)(ji)帶來好處之外，還能(neng)夠支(zhi)持垂直行(xing)業(ye)的工業(ye)和(he)物聯(lian)網設(she)備，例如(ru)汽車、醫(yi)療、農業(ye)/林業(ye)、海運(yun)、鐵路(lu)、航空(kong)/無(wu)人機(ji)(ji)行(xing)業(ye)、國家安(an)全(quan)和(he)公(gong)共安(an)全(quan)等(deng)。
但全球手機(ji)直連通信快速(su)發展(zhan)的(de)同時，也面臨著(zhu)(zhu)新技術(shu)發展(zhan)帶(dai)來(lai)的(de)挑(tiao)戰，比如(ru)標準問題、監(jian)管問題、頻譜(pu)干擾問題等等。隨著(zhu)(zhu)相關挑(tiao)戰不斷被解決，人類正在迎(ying)接空天地一體化的(de)互聯未來(lai)。
