手机与卫星直接通信的时代终于要来了！

文 | 魏兴

美国《太空新闻》网站5月12日报道，卢森堡SES公司正在考虑建设直接向手持设备提供5G服务的星座计划。

卢森堡政府曾经于2015年向国际电联提交了一份申请，为被称为“Cleosat”的星座申请了频率资源。拟议中的Cleosat星座使用多个频带，频率范围约为1.5 GHz至29 GHz，覆盖519至8062千米之间非地球静止轨道八个平面上的62颗卫星。

SES公司目前运营着O3b通信卫星星座

按照国际电联的要求，频率申请有7年的期限，如果不在期限内发射至少一颗卫星，频率批准就有可能被取消。卢森堡政府的申请在今年5月10日就要到期，但Cleosat计划一直没有进展。随着期限的临近，卢森堡政府在去年12月16日邀请有意参与该项目的公司提出建议，并于今年年初选择SES公司来运营Cleosat星座。

SES公司负责外部通信的副总裁苏珊娜·翁通过电子邮件表示：“SES公司回应了卢森堡政府的要求，因为我们认识到在未来几年中5G卫星直接与手持终端连接的市场潜力。”该公司尚未披露这个计划的进一步信息，卢森堡政府也没有详细说明计划的内容。SES公司目前运营的O3b网络星座由20颗中地球轨道卫星组成，在赤道上空8063千米处运行，使用17-19 GHz的频率，主要为企业和政府客户提供高速宽带服务。该公司还运营着用于宽带和广播的地球静止轨道卫星。

O3b卫星地面站

这个消息也许预示着手机与卫星直接通信的时代即将到来，而现在正是时候：因为制定移动通信标准的国际组织3GPP刚刚在今年三月底完成了通信标准Release17版本的功能性冻结，预计到6月份将完成最终冻结并转入执行阶段。3GPP组织每隔一两年就会发布一个新版本，在2018年发布的Release15版本是5G的开端；定义了5G网络最基础的功能和架构；2019年发布的Release16版本增加了更多功能；到现在的Release17版本才算最终完成了多年前定义的5G第一阶段内容。今后还会有Release18、19、20三个版本，被视为第二轮5G创新，也叫作5G Advanced。再往后就是6G了，得等到2030年左右才可能商用。

在Release17版本中，关于卫星通信的功能被称为NTN：非地面网络。

主要有两个不同的项目：一个是面向用户终端设备CPE的卫星回传通信和面向手持设备的直接低速率数据服务，另一个是为物联网设备准备的卫星通信功能，包括对eMTC和NB-IoT的支持。

普通消费者只需要关注“手持设备”，这里指的主要就是手机和平板电脑一类的设备。需要注意，标准中写明了只能提供“低速率数据服务”，那么是多低的速率呢？答案是也就够发送文字短信息的低速率。在这一阶段，手机直接通过卫星进行语音通话都不可能，就更不可能上微信、刷视频了。

星链卫星的用户地面站设备

这后面的原因是，一方面低地轨道卫星与地面的距离至少在300到400公里以上；另一方面，为了避免辐射、保证民众身体健康，世界各国政府都制定了严格的消费电子产品无线电最大发射功率标准，大部分国家限制在200毫瓦以下（在频分复用FDD模式下）。这个功率只能维持手机和几百米外的基站进行高速率通信。然而卫星与我们的距离远了将近1000倍，以这个功率是不可能支持高速率通信的。目前的铱星电话进行语音通话时的最大发射功率在2瓦左右，实际上是不符合政府监管要求的。未来面向普通消费者的手机产品也不太可能会放松这个监管要求。

但是即使能够发送文字短信息，意义也是十分重大的。在没有移动网络信号的深山老林、沙漠戈壁、汪洋大海甚至南北极地区，能够使用普通手机通过卫星发送文字短信，对应急救灾、汇报状态等任务是个硬需求。

至于说在手机发射功率不变的情况下，能否将与卫星的通信速率提高到宽带的标准，美国已经有初创企业在考虑技术方案了：将复杂度放在卫星上，增大卫星天线的孔径（达到100平米左右），增大卫星的发射功率。不过这样一来卫星的成本将大大增加。这条技术路径在商业上能否成功，还有待观察。

事实上SES公司并不是第一个传出要发射5G卫星的公司。几个月前就有爆料者称，苹果公司将要在今年9月份发布的iPhone14手机就有可能支持通过卫星发送短信的功能。苹果目前正在测试原型机，其内部代号为“Stewie”。苹果的合作伙伴可能是Globalstar“全球星”公司。今年2月时，Globalstar就曾表示，其已经与匿名客户达成一项协议，将用17颗新卫星提供“持续的卫星服务”，据网络媒体猜测，这个匿名客户就是苹果。目前我们还不知道这个功能是否遵循5G Release17的NTN标准，如果不是，那就是苹果公司的私有通信协议了；如果是，那么很快其他5G手机也将支持这个功能。

另外，初创企业SpaceMobile公司和Link Global公司也在开发类似的5G卫星，为智能手机和消费设备提供连接。看来，手机与卫星直接通信的时代终于要来了。

参考资料：

https://spacenews.com/ses-mulls-direct-to-handheld-5g-satellite-business/

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1729905118679045413&wfr=spider&for=pc