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珍惜今天，珍惜現在，誰知道明天和意外，哪一個先來。
在海拔5000米的昆侖山上，七位科考人員被困，越野車故障、天色漸晚、沒有露營裝備、無法與支援單位聯系上……這是近日發生的一件真實案例。
在情況危機之際，這些被困的科考人員遇到了隨身攜帶衛星通信設備的另一支科考隊伍。高原上的相遇，開始了一場基于衛星電話的快速救援。這條來自天際的通信之路，拯救了科考隊員的生命。
在意外面前，衛星通信是人們對外聯絡的一條重要生命線。在鄭州大雨、門頭溝大水等災害發生時，衛星通信在救援過程中都承擔了重要的救援作用。
這么好的技術為什么才向大眾普及呢？要知道，傳統的衛星終端很大價格也較高，不適合人們日常使用。但是今年華為Mate 60的發布讓衛星通信走入人們的日常，用手機就可以直接撥打衛星電話。只是功能資費比普通電話卡要貴不少。
那么對于個人用戶來說，我們的手機是否需要直連衛星？智能手機直連天通衛星的偉大壯舉又是怎樣實現的呢？
手機為什么要直連衛星？
事實上，手機直連衛星一直是一個美好的設想，這樣就可以讓每部手機都有應急通信的能力。
“手機直連衛星的想法并不是一時興起，而是經過了深思熟慮和實踐檢驗。”作為華為Mate 60實現直連衛星的重要參與者，中國電信集團衛星通信有限公司副總經理李屹寰近日在中國衛星應用大會上講道，我們曾經遇到過一些特殊的自然災害，比如甘肅白銀的越野跑事件和河南鄭州的暴雨事件，這些事件導致了地面網絡的癱瘓或不穩定。在這種情況下，手機直連衛星就顯得非常重要和有用。
“我們曾經用天通衛星救援過鄭州人民醫院，讓院長能夠及時聯系外界，保證了ICU里的病人的生命安全。這些經歷讓我們深刻感受到，手機直連衛星不僅是一種技術創新，更是一種社會責任。”李屹寰講道。
近年來，我國在移動通信領域正在布局高速泛在天地一體、云網融合的通信網絡。我們有幸擁有天通衛星系統，華為Mate 60手機直連衛星就是通過天通衛星實現的。
2008年，汶川地震救災中凸顯出我國應急通信體系建設的不足，國家決定啟動建設自主可控的衛星移動通信系統。
2010年，“天通一號”衛星移動通信系統正式啟動研制工作。
2011年，系統正式批復立項。
2016年，天通一號01星于2016年8月6日在西昌發射入軌。
2020年，天通一號02星與2020年11月12日成功發射。
2021年，天通一號03星與2021年1月20日發射。
天通一號01星的業務能力：衛星電話手持終端可撥打任意地面固定和移動電話，業務速率1.2kbps、2.4kbps和4.0kbps；短消息可與地面公網移動通信終端互聯互通；數據傳輸/互聯網接入/視頻回傳速率9.6kbps～384kbps。
天通一號02、03星充分繼承01星技術狀態，并根據01星運營經驗進行方案優化；目前“天通一號”系統三顆衛星在軌服務，實現亞太區域覆蓋。
正是這三顆衛星支持了Mate 60的通話功能。
“手機直連衛星是一個偉大的創新項目，也是一個永無止境的探索過程。”正如天通一號移動通信衛星總設計師陳明章說的那樣，如今，手機直連衛星，已經成為“天地融合移動通信”的成功樣例和典型應用。
天通雙模智能手機終端
0面向天地融合應用，天通系統開發了支持“衛星+地面4G"雙模式的智能手機
天通雙模智能手機終端
0華為Mate60 Pro現象充分顯示了地面蜂窩系統幾十年來形成的規模化效應和商業
市場價值,也反映了衛星通話的多樣化潛在應用需求。
手機直連衛星有幾種方式？
我國是通過天通衛星來實現通信，那么馬斯克的星鏈又是如何實現衛星通信的呢？這就要提到手機直連衛星業務的三種技術路線。
路線一：雙模終端
利用已建成的衛星移動通信系統級現有衛星通信技術體制，通過芯片小型化、射頻天線優化等技術，在手機中增加傳統衛星通信終端的通信功能，使手機成為地面移動通信和衛星移動通信雙模終端。（新用戶需要更換手機）
實現雙模終端通信需要雙向奔赴。“雙模終端接入路線需要在終端側和網絡側開展相應的技術攻關。”李屹寰講道。終端側需要實現芯片小型化、射頻天線優化、終端結構優化；網絡側需要信源編碼優化、空口傳輸優化、速率自適應、資源調度優化等。
示例：天通、北斗、全球星、銥星。
路線二：基站上衛星（存量終端手機直連）
衛星通信運營企業與地面運營商進行商業合作，復用現有4G/5G移動業務頻率，將基站搬到距離地面幾百公里的太空，實現手機直連衛星能力。（用戶無需更換手機）
“這種方式的關鍵技術挑戰是大面積陣列天線。”李屹寰講道，需要增加天線增益，滿足存量終端直連衛星的鏈路需求，波束賦形技術滿足于地面移動通信網兼容共用的需求。除此之外還需要解決多普勒頻移以及時延補償問題。
示例：Starlink、BlueBird、Lynk Tower。
路線三：3GPP NTN
技術路線也可細分為兩類，一是利用已建成的衛星移動通信系統的透明轉發通道，將協議升級為3GPP NR NTN或IoT NTN的路線。（新用戶需要換機，新建系統的頻段兼容/協調難度極大）。二是通過整個端到端系統設計采用基于5G NTN及其演進技術體制的支持手機直連業務的星地融合技術路線。手機可接入未來符合3GPPNTN的5G/6G網絡，不兼容現有衛星系統。采用星地融合用頻方案，復用分配給衛星和地面移動業務的頻段。
示例：海事衛星、Ominispace。
圖：手機直連衛星的多種技術路線
美國運營商為什么選擇基站上衛星路線？
馬斯克曾說過：“很快大家就可以用手機連接到星鏈，不需要換手機，只需要一個小盒子，就像一個Wi-Fi路由器一樣。”這說明馬斯克的星鏈是采用基站上衛星的方案。
那么美國運營商為何如此重視衛星通信，馬斯克又為何要選擇基站上衛星這種方式呢？
這是因為美加澳等國的商業環境決定了，需要衛星網絡補充地面網覆蓋。在商業環境方面，美國、加拿大等國的電信運營商以私營公司為主，因此在用戶密度較低的區域，地面移動網覆蓋不佳。
在產業政策方面，美國也支持衛星補充地面網覆蓋。FCC于2023年4月12日發布了一份關于“單一網絡未來：太空補充覆蓋”的提案規則，旨在通過提出太空補充覆蓋（SCS）的新監管框架，促進衛星和地面網絡的融合。與地面服務提供商合作的衛星運營商將能夠獲得FCC授權，將分配給地面業務使用的頻譜靈活應用于衛星業務。這將使地面運營商的用戶在偏遠、未服務和服務不足的地區獲得擴展覆蓋，并增加緊急通信的可用性。
存量終端接入路線的產業基礎是商業發射能力極強、商業發射成本低、衛星載荷及整星研制能力較強、衛星載荷即整星研制能力較強。這也是馬斯克豪言壯語的底氣所在。
而中國與美國的衛星發展策略有所不同。這主要是基于二者的網絡基礎不同以及商業環境不同。
一是地面網絡基礎不同。2022年底，我國地面移動基站站址約300萬個，基站超過1000萬個，地面移動網和寬帶已覆蓋了現有行政村；2022年底，美國近60萬個地面移動基站站址，在用戶密度較低的區域，地面移動網覆蓋不佳。我國地面寬帶基礎設施建設水平明顯優于美國。衛星移動通信業務同樣需要寬帶星地傳輸鏈路，寬帶上網業務是Starlink建網的基礎，也是前期核心業務，手機直連業務是Starlink系統寬帶業務的擴展。
二是商業環境不同：應用場景、業務側重點不同。美國、加拿大、澳大利亞等國地廣人稀，地面網覆蓋偏弱，有常住人口區域還有無信號覆蓋的情況，因此基站上星可以滿足該地區用戶長期且穩定的使用需求，包括短信、語音和數據業務。
我國手機直連應用目前以日常滿足戶外工作、戶外運動用戶在無人區域開展作業、活動時的按需使用，以及自然災害等緊急情況下滿足應急救援力量和重要通信用戶在無地面通信網支持時使用，以短信、語音為主。
總而言之，華為Mate 60在應急通信這件事上邁出了非常寶貴的第一步。現在，手機直連衛星已經成為了一種新型的通信方式。但是手機直連衛星這件事未來如果要普及還有很多問題要解決。
由于衛星容量有限，因此大規模普及還需解決并發量過大的問題，避免在災害發生后，大量用戶撥打應急電話導致系統癱瘓等問題發生。
“我們還有很多工作要做，比如提供更多更好更便宜的終端產品，讓更多的用戶能夠買得起、用得上；提高衛星網絡的性能和容量，讓用戶能夠享受更快更穩定更豐富的服務；實現天地一體、無縫切換的網絡體驗，讓用戶無論走到哪里都能暢通無阻。”李屹寰講道。
未來，手機直連衛星技術和應用發展，還需要全產業鏈的高度協同配合。衛星研制方、通信運營方、手機廠商、通信設備研制方、芯片制造方等多方合作，共同明確應用能力需求和技術發展方向。面向后續建設應用，還需加速開展技術驗證工作。同時，也需要政府和管理機構推進通信標準化、頻率使用規則優化等舉措。
作者：程琳琳
編輯：黃飛
工商網監
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