不過，飯要一口一口吃，事情要一步一步地做。在3GPP Release17版的標(biāo)準(zhǔn)中，我們能夠得到的服務(wù)，只是通過手機(jī)直接通過衛(wèi)星來發(fā)文字短信，同時(shí)也支持一些IoT設(shè)備通過衛(wèi)星發(fā)送少量數(shù)據(jù)。在3GPP標(biāo)準(zhǔn)以后的版本中，才有可能逐步添加手機(jī)直接通過衛(wèi)星進(jìn)行語(yǔ)音通話和寬帶上網(wǎng)的功能。

也許有些朋友會(huì)問，早在二三十年前，海事衛(wèi)星電話和銥星電話不就可以發(fā)文字短信嗎？還能進(jìn)行語(yǔ)音通話，那3GPP定義的這些技術(shù)有啥新鮮的？還是有本質(zhì)區(qū)別的！

對(duì)于消費(fèi)者來說，衛(wèi)星電話并不是時(shí)刻必須，在絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)我們都生活在有地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，時(shí)刻都能享受到廉價(jià)、方便的網(wǎng)絡(luò)連接，為什么還要購(gòu)買衛(wèi)星電話，承受昂貴的衛(wèi)星通信費(fèi)用？對(duì)于手機(jī)廠家來說，在傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信技術(shù)下，它們的手機(jī)產(chǎn)品是不可能實(shí)現(xiàn)與衛(wèi)星直接聯(lián)通的，但是在新技術(shù)下就是可能的。為了保證廣大消費(fèi)者不受電磁波輻射的威脅，世界上大部分國(guó)家規(guī)定，手機(jī)和Wi-Fi設(shè)備的最大發(fā)射功率在頻分復(fù)用FDD模式下不超過200毫瓦，在時(shí)分復(fù)用TDD模式下不超過400毫瓦。這一下子就把功率降到傳統(tǒng)衛(wèi)星電話的十分之一了，只有依靠最新的衛(wèi)星技術(shù)，高靈敏度的接收機(jī)才能實(shí)現(xiàn)。

此外，普通手機(jī)直接連接衛(wèi)星通信還有很多技術(shù)難點(diǎn)：例如，為了與我們現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)保持兼容，衛(wèi)星也要使用現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的空中接口技術(shù)。但是由于衛(wèi)星在以第一宇宙速度飛行，比我們地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)支持的最高速度快太多了，產(chǎn)生的多普勒頻移會(huì)導(dǎo)致無線電信號(hào)的頻率和相位發(fā)生重大變化，接收機(jī)無法正常接收，這就需要在手機(jī)的物理層進(jìn)行額外的補(bǔ)償；又如，低地球軌道衛(wèi)星距離地面的高度在500公里以上，而地面基站的覆蓋范圍通常不超過35公里，這并不是因?yàn)榛竞褪謾C(jī)的發(fā)射功率不夠，而主要是受到移動(dòng)通信協(xié)議的高精度時(shí)間幀所限制，因此，如果想實(shí)現(xiàn)手機(jī)與衛(wèi)星直接通信，需要對(duì)定時(shí)提前（TA）機(jī)制進(jìn)行修改。此外，還有其他一些技術(shù)問題。值得欣慰的是，這些技術(shù)問題在3GPP Release17版本中全部得到了解決。這些解決方案主要應(yīng)用在衛(wèi)星上，也有部分需要修改手機(jī)底層通信協(xié)議。未來的手機(jī)芯片將會(huì)普遍支持5GNTN功能，而對(duì)于現(xiàn)有的手機(jī)，也有可能通過升級(jí)固件來進(jìn)行支持，具體要看手機(jī)廠家的計(jì)劃。

在3GPP Release17標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)之前，通信業(yè)和衛(wèi)星業(yè)對(duì)手機(jī)與衛(wèi)星直接通信談得多、做得少。但是當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)之后，許多公司都行動(dòng)起來了。預(yù)計(jì)用不了多久，人們就能享受手機(jī)與衛(wèi)星直接通信的方便。

目前，一些公司已經(jīng)在這個(gè)方向布局及開展工作，爭(zhēng)取早日提供手機(jī)與衛(wèi)星的直接通信的服務(wù)。

7月12日，瑞典愛立信公司發(fā)布公告稱，將攜手法國(guó)泰雷茲公司和美國(guó)高通公司，共同研制支持5G NTN服務(wù)的新型衛(wèi)星。目前它們還沒有公布發(fā)射衛(wèi)星的具體時(shí)間表，但是這幾家巨頭聯(lián)手，相信必然能夠?qū)⑦@一服務(wù)迅速推進(jìn)。這三家企業(yè)在3GPP組織的標(biāo)準(zhǔn)制定工作中都非?；钴S，泰雷茲公司還是NTN功能工作組的領(lǐng)頭企業(yè)。因此它們的技術(shù)必然符合3GPP的5G NTN標(biāo)準(zhǔn)，但初期只能提供短信息服務(wù)。

老牌衛(wèi)星通信公司銥星通信在7月26日表示，它已經(jīng)與一個(gè)未透露名稱的客戶公司簽訂了開發(fā)協(xié)議，將為該公司提供新型衛(wèi)星，可以為全球數(shù)十億部手機(jī)提供窄帶通信服務(wù)（很顯然，消費(fèi)者不需要換手機(jī)）。銥星公司并未透露新型衛(wèi)星的技術(shù)細(xì)節(jié)，但是行業(yè)分析人士認(rèn)為，如果要與目前數(shù)十億部手機(jī)兼容，那新衛(wèi)星必然是支持3GPP 5G NTN標(biāo)準(zhǔn)的。

銥星下一代星座的藝術(shù)想象圖

今年2月份，全球星（Globalstar）公司表示，已經(jīng)與一家未透露名稱的客戶公司簽訂了協(xié)議，將研制和發(fā)射17顆衛(wèi)星來提供“持續(xù)的衛(wèi)星服務(wù)”，根據(jù)業(yè)內(nèi)猜測(cè)，這家客戶就是蘋果公司。據(jù)業(yè)內(nèi)爆料稱，蘋果公司將要在今年9月份發(fā)布的Iphone14手機(jī)，可能就將要支持通過衛(wèi)星發(fā)送短消息的服務(wù)。目前尚不清楚這個(gè)服務(wù)是否符合3GPP 5G NTN標(biāo)準(zhǔn)，不過我們只要再等一個(gè)多月就知道了。

美國(guó)初創(chuàng)衛(wèi)星公司AST SpaceMobile在今年初展示了能夠直接向手機(jī)提供寬帶服務(wù)的試驗(yàn)衛(wèi)星。這家公司的主要?jiǎng)?chuàng)新之處在于，衛(wèi)星使用了一個(gè)可折疊的巨型相控陣天線，能夠提供更大的發(fā)射功率和更高的接收增益，使得衛(wèi)星與手機(jī)通信的速率直接提升到了寬帶的水平，能夠真真正正地實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地刷抖音、聊微信，語(yǔ)音通話更是不在話下。由于目前3GPP的5G NTN標(biāo)準(zhǔn)還未涉及寬帶通信，可以肯定的是，AST SpaceMobile的衛(wèi)星是不符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)的，但是也許該公司未來會(huì)參與到3GPP的標(biāo)準(zhǔn)化工作中。

美國(guó)AST SpaceMobile公司的“藍(lán)行者3號(hào)”原型衛(wèi)星

另外一家美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)Lynk Global也要提供手機(jī)寬帶衛(wèi)星服務(wù)。在2020年2月，在NASA和幾家移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商共同支持的測(cè)試中，該公司的試驗(yàn)衛(wèi)星就實(shí)現(xiàn)了“從在軌衛(wèi)星向地面標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)發(fā)送了世界上第一條短信”。該公司在2021年6月推出了新一代試驗(yàn)衛(wèi)星，能夠提供更大的發(fā)射功率和實(shí)現(xiàn)更高的通信速率?？梢钥隙?，該公司早期試驗(yàn)衛(wèi)星是支持5GNTN標(biāo)準(zhǔn)的，但是未來的寬帶服務(wù)衛(wèi)星就不一定了。目前尚不清楚該公司提供寬帶服務(wù)的衛(wèi)星使用了什么技術(shù)，但是從通信原理上來說，無非是使用更大孔徑的天線，用更大的功率發(fā)射。實(shí)現(xiàn)更大孔徑的天線，可以使用單一的巨型天線，也可以用多個(gè)衛(wèi)星的小天線共同工作，形成合成孔徑天線。

Lynk Global公司的未來衛(wèi)星移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)概念圖

Lynk Global公司發(fā)送的世界上第一條從衛(wèi)星到“未修改的手機(jī)”的短信息

新技術(shù)、新服務(wù)，SpaceX公司怎么會(huì)缺席？7月25日，SpaceX向美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)申請(qǐng)使用2GHz頻段來增強(qiáng)其移動(dòng)衛(wèi)星服務(wù)的許可。據(jù)SpaceX稱，未來的星鏈衛(wèi)星將增加一個(gè)模塊化的有效載荷，使用2GHz頻段，將利用“現(xiàn)有的地面設(shè)備和用戶終端”，“還將添加新的地球站設(shè)備，以優(yōu)化消費(fèi)者的性能?！睒I(yè)內(nèi)猜測(cè)，這個(gè)服務(wù)有可能兼容3GPP的NTN標(biāo)準(zhǔn)，為手機(jī)提供短信類服務(wù)，如果手機(jī)搭配使用“新的地面設(shè)備”則能提供寬帶服務(wù)。

從這些消息可以看出，外國(guó)企業(yè)已經(jīng)在手機(jī)直連衛(wèi)星通信的領(lǐng)域全面行動(dòng)起來了。那中國(guó)企業(yè)呢？實(shí)際上中國(guó)已經(jīng)有數(shù)家公司發(fā)射和驗(yàn)證了IoT衛(wèi)星及相關(guān)技術(shù)，部分衛(wèi)星系統(tǒng)地面終端的能耗也降低到百毫瓦水平，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)與3GPP NTN標(biāo)準(zhǔn)兼容，并沒有什么技術(shù)障礙。我們期待著，更多中國(guó)公司也能迅速反應(yīng)，加入到這個(gè)新賽道的競(jìng)爭(zhēng)中來。

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參考資料：

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https://mp.weixin.qq.com/s/CXMz0IGHzvxAnnnky7Fgrw

https:///iridium-agrees-development-deal-to-bring-its-network-to-smartphones/

https:///spacex-requests-spectrum-to-upgrade-starlink-mobile-services/