面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展分析

摘 要：目前，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得較大進(jìn)展，移動智能終端支持衛(wèi)星通信的發(fā)展路線已較為明確，２０２３—２０２４ 年，以ＳｐａｃｅＸ 為代表的國外多家衛(wèi)星公司在面向存量終端實現(xiàn)手機(jī)直連衛(wèi)星方面開展了系統(tǒng)建設(shè)和令人矚目的試驗成果。未來手機(jī)直連衛(wèi)星的發(fā)展路線呈現(xiàn)出“百家爭鳴”的現(xiàn)象。以Ｓｔａｒｌｉｎｋ 的手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)為例，具體分析面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)路線的優(yōu)劣點，分析該技術(shù)路線在產(chǎn)業(yè)方面面臨的問題，最終對是否適合開展面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)建設(shè)提出分析結(jié)論，建議大力發(fā)展非地面網(wǎng)絡(luò)（ＮｏｎＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＮＴＮ）技術(shù)路線和基于現(xiàn)有衛(wèi)星系統(tǒng)的拓展應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：星鏈；手機(jī)直連衛(wèi)星；存量終端；非地面網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：ＴＮ９１９． ２３ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（ＯＳＩＤ）：

文章編號：１００３－３１１４（２０２４）０６－１０８７－０６

０ 引言

２０２４ 年７ 月３ 日，隨著Ｓｔａｒｌｉｎｋ 成功發(fā)射了新一批衛(wèi)星，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 已在４００ ～ ５００ ｋｍ 的極地軌道部署了超過６ ６００ 顆衛(wèi)星，建立了迄今為止人類歷史上最龐大的衛(wèi)星系統(tǒng)。值得注意的是，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 在７ 月初的發(fā)射中攜帶了１３ 顆具備手機(jī)直連衛(wèi)星能力的衛(wèi)星，距離２０２４ 年１ 月３ 日首批Ｓｔａｒｌｉｎｋ 支持手機(jī)直連的衛(wèi)星發(fā)射６ 個月，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 在向業(yè)界證明其衛(wèi)星發(fā)射能力的同時，利用強(qiáng)大的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)建設(shè)能力，不斷向業(yè)界推廣面向傳統(tǒng)分時長期演進(jìn)（Ｌｏｎｇ ＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ，ＬＴＥ）終端提供直連衛(wèi)星服務(wù)的技術(shù)能力。

與利用傳統(tǒng)衛(wèi)星與３ＧＰＰ 非地面網(wǎng)絡(luò)（ＮｏｎＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＮＴＮ）路線［１］向手機(jī)提供直連服務(wù)不同，面向存量終端提供手機(jī)直連衛(wèi)星服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展難點、商業(yè)模式和市場期望均不同，本文嘗試以Ｓｔａｒｌｉｎｋ 面向存量終端推出手機(jī)直連衛(wèi)星服務(wù)為例，分析該路線的技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展前景。

１ 面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀

１． １ Ｓｔａｒｌｉｎｋ 面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星的技術(shù)進(jìn)展

面向存量終端提供手機(jī)直連衛(wèi)星服務(wù)，即通過對空間段衛(wèi)星載荷、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和地面段衛(wèi)星地面設(shè)備的技術(shù)改造，完成面向使用４Ｇ、５Ｇ 蜂窩網(wǎng)絡(luò)用戶段終端提供衛(wèi)星短信、語音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。這一路線與基于３ＧＰＰ ＮＴＮ 和傳統(tǒng)衛(wèi)星管理支撐系統(tǒng)業(yè)務(wù)改造的手機(jī)直連衛(wèi)星服務(wù)共同被視作未來天地一體化網(wǎng)絡(luò)的３ 種發(fā)展路線［２－４］。目前，采用這一手機(jī)直連衛(wèi)星路線的主要企業(yè)有美國的ＳｐａｃｅＸ、ＡＳＴＳｐａｃｅＭｏｂｉｌｅ 和Ｌｙｎｋ Ｇｌｏｂａｌ 公司，其中Ｓｔａｒｌｉｎｋ 在衛(wèi)星部署、技術(shù)演進(jìn)和產(chǎn)業(yè)化方面均處于領(lǐng)先地位。

ＳｐａｃｅＸ 公司于２０２３ 年１０ 月向業(yè)界宣布進(jìn)軍手機(jī)直連衛(wèi)星業(yè)務(wù)。手機(jī)直連功能適用于現(xiàn)有的４Ｇ ＬＴＥ 手機(jī)，只要你能看到天空，無需更改硬件、固件或特殊應(yīng)用程序即可無縫訪問文本、語音和數(shù)據(jù)。２０２４ 年１ 月，ＳｐａｃｅＸ 成功發(fā)射了自研支持手機(jī)直連衛(wèi)星的衛(wèi)星載荷，２０２４ 年５ 月，ＳｐａｃｅＸ 的首席執(zhí)行官馬斯克發(fā)布了４Ｇ 手機(jī)使用Ｓｔａｒｌｉｎｋ 手機(jī)直連衛(wèi)星服務(wù)完成視頻通話的技術(shù)試驗結(jié)果，該試驗在美國國內(nèi)進(jìn)行，上行頻率使用１ ９１０ ～１ ９１５ ＭＨｚ，下行頻率使用１ ９９０ ～ １ ９９５ ＭＨｚ，對應(yīng)３ＧＰＰ 的４Ｇ ｂ２５頻段，宣告了使用Ｓｔａｒｌｉｎｋ 衛(wèi)星面向存量終端提供手機(jī)直連衛(wèi)星服務(wù)的可行性。２０２４ 年７ 月，Ｓｔａｒｌｉｎｋ的手機(jī)直連衛(wèi)星在軌已達(dá)到１００ 顆以上。按照Ｓｔａｒｌｉｎｋ 的規(guī)劃，２０２４ 年將實現(xiàn)面向存量終端的直連衛(wèi)星短信業(yè)務(wù)，２０２５ 年實現(xiàn)短信和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，２０２５ 年實現(xiàn)面向物聯(lián)網(wǎng)（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ，ＩｏＴ）設(shè)備的通信服務(wù)。

Ｓｔａｒｌｉｎｋ 手機(jī)直連衛(wèi)星業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)如圖１所示。

在其端到端系統(tǒng)架構(gòu)中共有５ 個主要節(jié)點：

① 用戶段終端：手機(jī)直連中的用戶終端設(shè)備不僅包含未經(jīng)修改的蜂窩手機(jī)，還支持包括農(nóng)業(yè)、自動駕駛、能源、移動資產(chǎn)管理、航海以及環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)應(yīng)用的終端，主要是兼容３ＧＰＰ Ｒ１０ 之后標(biāo)準(zhǔn)的ＣＡＴ１、ＣＡＴ１ Ｂｉｓ 和ＣＡＴ４ 調(diào)制解調(diào)器等ＩｏＴ 設(shè)備。

② 空間段衛(wèi)星及網(wǎng)絡(luò)：Ｓｔａｒｌｉｎｋ 衛(wèi)星的空間段衛(wèi)星如圖２ 所示，可見其手機(jī)直連衛(wèi)星采用了相控陣天線，據(jù)Ｓｔａｒｌｉｎｋ 官方披露，其相控陣天線口面尺寸達(dá)到２． ７ ｍ×２． ３ ｍ，約６． ２１ ｍ２。采用巨大的相控陣天線陣列，一方面可以根據(jù)需要調(diào)整天線波束指向，從而對地面覆蓋范圍進(jìn)行調(diào)整；另一方面衛(wèi)星載荷要與地面發(fā)射功率最高０． ２ Ｗ 的蜂窩終端進(jìn)行通信，需要強(qiáng)于地面基站的天線增益和傳輸功率，彌補衛(wèi)星因軌道高度帶來的通信缺陷，根據(jù)弗里斯傳輸方程可計算４Ｇ 手機(jī)信號到達(dá)地面基站與到達(dá)衛(wèi)星天線口面的信號差異：

Ｐｒ ＝ Ｐｔ －Ｌ＋ Ｇｔ ＋Ｇｒ，

式中：Ｐｒ 代表接收端接收到的信號功率大??；Ｐｔ 代表發(fā)射端發(fā)射的信號功率大小；Ｇｔ 代表發(fā)射端天線的增益；Ｇｒ 代表接收端天線的增益；Ｌ 代表信號的空間傳輸損耗，取決于信號頻率和傳輸兩點之間的距離、大氣吸收、雨衰、遮擋、電離層干擾等，一般Ｌ 可由Ｌ＝２０ｌｇ ｆ＋２０ｌｇ ｒ＋３２． ４４（ｄＢ）計算獲得，ｒ 為以ｍ為單位的發(fā)射端與接收端的距離。

為簡化計算，假設(shè)地面４Ｇ 基站的接收端和距離地面５００ ｋｍ 的低軌衛(wèi)星的天線增益一致，手機(jī)天線增益較小忽略不計，Ｐｔ 為０． ２ Ｗ，４Ｇ 的工作頻段為１． ８ ＧＨｚ，地面基站距離終端１０ ｋｍ，將公式簡化為Ｐｒ ＝ Ｐｔ － Ｌ，可計算得到達(dá)地面基站的信號約為－９４ ｄＢｍ，到達(dá)空間段衛(wèi)星的信號約為－１２８ ｄＢｍ，二者相差３４ ｄＢ。因此，空間段衛(wèi)星采用相控陣天線最重要的原因之一是提高衛(wèi)星接收天線增益，配合衛(wèi)星端的高功率射頻收發(fā)器、軟件算法，彌補在Ｓｕｂ ６ＧＨｚ 頻段，衛(wèi)星通信因距離遠(yuǎn)帶來的先天性缺陷。

此外，衛(wèi)星與地面基站另一巨大差異是衛(wèi)星始終以較高的速度繞地運行，地面基站則相對固定，低軌衛(wèi)星繞地運動的速度約７． ９ ｋｍ／ ｓ（第一宇宙速度），因此產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)和時延將是地面基站的數(shù)倍。為了實現(xiàn)與地面通信可比擬的連接穩(wěn)定性、無感切換等，面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星還應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化其衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，如衛(wèi)星仰角、衛(wèi)星天線波束大小和部署范圍等設(shè)計。

為實現(xiàn)全球通信，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 還將使用最新的星間鏈路技術(shù)，降低端到端衛(wèi)星通信所需的地面轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，降低地面基站建設(shè)成本的同時還將實現(xiàn)通信信號的全球漫游、低時延通信等技術(shù)領(lǐng)先。這意味著只要獲得監(jiān)管部門的批準(zhǔn)，除手機(jī)直連衛(wèi)星外，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 在全球部署的所有衛(wèi)星均可作為面向存量終端提供服務(wù)的節(jié)點，為根據(jù)實際需求調(diào)整衛(wèi)星星座部署規(guī)劃提供了靈活性。

③ 地面段Ｓｔａｒｌｉｎｋ 網(wǎng)絡(luò)：Ｓｔａｒｌｉｎｋ 手機(jī)直連衛(wèi)星系統(tǒng)應(yīng)用了Ｓｔａｒｌｉｎｋ 前期建設(shè)的地面基礎(chǔ)設(shè)施，包括現(xiàn)有的地面站、接入點和核心網(wǎng)。

④ 合作伙伴的網(wǎng)絡(luò)：是指與Ｓｔａｒｌｉｎｋ 合作的地面運營商的核心網(wǎng)及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。Ｓｔａｒｌｉｎｋ 尚不能直接面向地面網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)，第一是因為相比于地面網(wǎng)絡(luò)運營商，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 沒有海量的基礎(chǔ)用戶，蜂窩網(wǎng)絡(luò)用戶更換手機(jī)、電信套餐等需要成本，因此Ｓｔａｒｌｉｎｋ 自己發(fā)展手機(jī)直連用戶的成本高昂，效果預(yù)期不確定性較高。第二是因為Ｓｔａｒｌｉｎｋ 缺少面向手機(jī)提供通信服務(wù)的頻段資源，地面網(wǎng)絡(luò)運營商和監(jiān)管機(jī)構(gòu)讓渡和批準(zhǔn)Ｓｔａｒｌｉｎｋ 使用Ｓｕｂ ６ＧＨｚ 相應(yīng)頻段的可能性較小，因此Ｓｔａｒｌｉｎｋ 當(dāng)前采取了與地面網(wǎng)絡(luò)運營商合作的戰(zhàn)略路線，２０２４ 年５ 月份的手機(jī)直連衛(wèi)星視頻通話采用的頻段即為美國運營商ＴＭｏｂｉｌｅ 的４Ｇ 頻段。

目前，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 已與美國ＴＭｏｂｉｌｅ、加拿大ＲＯＧｓａ’ｄＥＲＳ、澳大利亞ＯＰＴＵＳ、新西蘭ＯＮＥ ＮＺ、日本ＫＤＤＩ、瑞士ＳＡＬＴ、智利ＥＮＴＥＬ、秘魯ＥＮＴＥＬ 等全球合作伙伴開展了手機(jī)直連衛(wèi)星業(yè)務(wù)合作。該路線要求各地面運營商接入Ｓｔａｒｌｉｎｋ 建設(shè)的面向地面運營商的融合網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)Ｓｔａｒｌｉｎｋ 核心網(wǎng)與地面運營商的核心網(wǎng)之間的聯(lián)通。

⑤ 合作伙伴的地面基礎(chǔ)設(shè)施：在端到端的另外一環(huán)則是地面運營商的基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)與被叫或主叫的通信終端聯(lián)通。該架構(gòu)還反映了Ｓｔａｒｌｉｎｋ 當(dāng)前的手機(jī)直連方案要求端到端衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)中的一端必須位于有地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，不能實現(xiàn)無地面網(wǎng)絡(luò)區(qū)域用戶向另一無地面網(wǎng)絡(luò)區(qū)域用戶的空對空衛(wèi)星通信。這一特點將影響用戶使用體驗，是當(dāng)前Ｓｔａｒｌｉｎｋ 手機(jī)直連衛(wèi)星方案相較于３ＧＰＰ ＮＴＮ 等其他手機(jī)直連衛(wèi)星方案的缺點。

１． ２ 技術(shù)方面面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星進(jìn)展

技術(shù)方面，ＡＳＴ 與Ｌｙｎｋ 公司先后完成在軌衛(wèi)星技術(shù)試驗，２０２２ 年８ 月１８ 日，ＡＳＴ ＳｐａｃｅＭｏｂｉｌｅ 與諾基亞公司正式簽訂了為期５ 年的合作協(xié)議，聚焦構(gòu)建全球首個兼容標(biāo)準(zhǔn)４Ｇ／５Ｇ 移動終端設(shè)備接入的天基移動網(wǎng)絡(luò)，此舉措標(biāo)志著衛(wèi)星通信領(lǐng)域向與地面移動通信網(wǎng)絡(luò)深度融合邁出了重要一步。２０２３ 年４ 月２０ 日，ＡＳＴ 公司攜手美國電話電報公司（ＡＴ＆Ｔ），租用ＡＴ＆Ｔ 的部分７００、８５０ ＭＨｚ 地面通信頻段，利用未經(jīng)特殊改造的三星Ｇａｌａｘｙ Ｓ２２ 智能手機(jī)及其ＢｌｕｅＷａｌｋｅｒ３ 測試衛(wèi)星，用于衛(wèi)星直連存量手機(jī)的通信。

２０２０ 年３ 月，Ｌｙｎｋ 公司憑借其已獲專利的“太空手機(jī)信號塔”技術(shù)，通過衛(wèi)星測試平臺成功向地面上的常規(guī)安卓移動設(shè)備發(fā)送了一則文本信息，首次實現(xiàn)了地面普通手機(jī)直接連接衛(wèi)星。２０２３ 年６ 月底，世界移動通信大會期間，Ｌｙｎｋ 公司展示了其系統(tǒng)向１ ０００ 部存量３ＧＰＰ 標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)成功發(fā)送了單向應(yīng)急預(yù)警信息。

由于ＡＳＴ 與Ｌｙｎｋ 兩家公司的低軌衛(wèi)星數(shù)量較少，兩家公司均采用了增強(qiáng)衛(wèi)星端天線尺寸、發(fā)射功率等技術(shù)，表明面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)已取得了較大進(jìn)展，從技術(shù)上證明了該技術(shù)的可行性。但ＡＳＴ 與Ｌｙｎｋ 的方案使用的人造衛(wèi)星功率過強(qiáng)，影響了正常的射電天文行業(yè)，由于射電天文學(xué)通過觀察射電波的功率來研究天體以及宇宙背景輻射等天文現(xiàn)象，衛(wèi)星的強(qiáng)功率將影響射電天文觀測的運行，因此在美國，該技術(shù)方案遭到了來自射電天文研究機(jī)構(gòu)的反對。

１． ３ ３ＧＰＰ ＮＴＮ 手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)進(jìn)展

２０２３ 年１２ 月，３ＧＰＰ 完成了Ｒ１９ 階段首批項目的立項，以下為ＮＴＮ 相關(guān)的項目梳理：

① ＲＰ２３４０７７ ＮＴＮ ｆｏｒ ＩｏＴ Ｐｈａｓｅ３，該項目是５ＧＡ 階段ＩｏＴ ＮＴＮ 的持續(xù)增強(qiáng)，包括支持再生模式下的ＩｏＴ ＮＴＮ 存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，上行容量增強(qiáng)等。

② ＲＰ２３４０７６ ＮＴＮ ｆｏｒ ＮＲ Ｐｈａｓｅ ３［５］，５ＧＡ 階段ＮＲ ＮＴＮ 的持續(xù)增強(qiáng)，包括優(yōu)化終端性能、上行鏈路的容量性能、廣播服務(wù)的服務(wù)區(qū)域通知、支持車輛上具有５Ｇ 系統(tǒng)功能的ＮＴＮ 架構(gòu)、在ＦＲ１ ＮＴＮ 內(nèi)使用ＲｅｄＣａｐ 設(shè)備。

其他增強(qiáng)還考慮了ＮＴＮ 的新功能，包括存儲和轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星操作、ＧＮＳＳ 獨立運行、ＵＥ衛(wèi)星ＵＥ 通信（再生轉(zhuǎn)發(fā)）、衛(wèi)星接入的定位增強(qiáng)。

③ ２０２２ 年３ 月，愛立信、高通和泰雷茲３ 家公司進(jìn)行了５Ｇ ＮＴＮ 技術(shù)試驗。

④ ２０２２ 年８ 月，聯(lián)發(fā)科在實驗室環(huán)境實現(xiàn)了低軌５Ｇ ＮＴＮ 智能手機(jī)接入試驗。

⑤ ２０２４ 年７ 月，中國移動聯(lián)合中興通訊、紫光展銳完成了全球首個手機(jī)直連衛(wèi)星高軌衛(wèi)星基于運營商網(wǎng)絡(luò)ＩｏＴ ＮＴＮ ＩＭＳ 的語音通話實驗室驗證。

⑥ ２０２４ 年３ 月，中國聯(lián)通聯(lián)合中興通訊、銀河航天、是德科技，會同中國聯(lián)通北京分公司，共同完成了運營商主導(dǎo)的首個ＮＲ ＮＴＮ 手機(jī)直連低軌衛(wèi)星在軌試驗。

⑦ ２０２４ 年４ 月，中國電信研究院、中國電信浙江公司聯(lián)合中國電信上海公司、北京捷蜂創(chuàng)智科技，在浙江舟山完成全球首個ＮＲ ＮＴＮ 業(yè)務(wù)應(yīng)用試點。

⑧ ２０２４ 年２ 月，紫光展銳聯(lián)合是德科技、佰才邦等合作伙伴完成了ＮＲ ＮＴＮ 低軌衛(wèi)星實驗室模擬驗證，利用信道模擬器模擬低軌衛(wèi)星運動模型，展示了５Ｇ ＮＴＮ 應(yīng)用于手機(jī)直連衛(wèi)星的技術(shù)可行性。

⑨ ２０２４ 年７ 月，中國信息通信研究院聯(lián)合紫光展銳、是德科技、ＥＴＳ Ｌｉｎｄｇｒｅｎ 等完成了面向ＩｏＴＮＴＮ 的智能終端空間輻射能力測試系統(tǒng)的集成建設(shè)［６］。

國內(nèi)外運營商及研究機(jī)構(gòu)不斷加快基于３ＧＰＰＮＴＮ 的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗試用節(jié)奏，對ＮＴＮ 技術(shù)路線的推動力度不斷加大，確保了ＮＴＮ 是全球范圍內(nèi)參與范圍最廣，產(chǎn)業(yè)合作最緊密的手機(jī)直連路線［７－９］。

２ Ｓｔａｒｌｉｎｋ 面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)優(yōu)缺點

技術(shù)上，面向存量終端的路線具備其他手機(jī)直連衛(wèi)星業(yè)務(wù)不具備的技術(shù)優(yōu)勢，多普勒頻移、高時延、電離層閃爍等路徑損耗問題是目前手機(jī)直連衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)面臨的相同問題，可通過對通信協(xié)議和衛(wèi)星載荷設(shè)備的技術(shù)增強(qiáng)解決。

產(chǎn)業(yè)上，以Ｓｔａｒｌｉｎｋ 為代表的面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星具備其自身獨特的優(yōu)缺點，從發(fā)展角度看，多類產(chǎn)業(yè)問題事實上是決定該手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)能否成功的主要因素。

２． １ 產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢

（１）扁平化產(chǎn)業(yè)鏈

由于面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)并非全球通信行業(yè)及標(biāo)準(zhǔn)化組織一致認(rèn)可并致力于推動的技術(shù)路線，因此當(dāng)前推動該技術(shù)發(fā)展的以美國為主，且以ＳｐａｃｅＸ 和其他少數(shù)廠商為主。但由于ＳｐａｃｅＸ?fù)碛腥蜃顬槌墒斓摹⒁?guī)模最大的低軌衛(wèi)星系統(tǒng)，在火箭制造、衛(wèi)星發(fā)射、火箭回收、衛(wèi)星制造、衛(wèi)星業(yè)務(wù)運營等方面實現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)覆蓋，且Ｓｔａｒｌｉｎｋ 衛(wèi)星的單星制造成本低于５０ 萬美元，是國際最高水平的一半，ＳｐａｃｅＸ 獵鷹系列火箭實現(xiàn)了一箭超１００ 星的超大運載能力，且具備全球獨家的商業(yè)化火箭回收能力。ＳｐａｃｅＸ 通過對航天產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)力整合，消除了以往在多個環(huán)節(jié)、不同企業(yè)之間的高昂溝通協(xié)作成本，多項領(lǐng)先技術(shù)進(jìn)一步降低其衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的成本。

相比于３ＧＰＰ ＮＴＮ 及其他衛(wèi)星通信技術(shù)路線，面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星不要求終端進(jìn)行硬件、固件和軟件的升級改造，不需要得到終端廠商、終端芯片等產(chǎn)業(yè)鏈廠商的特殊配合協(xié)作。因此，在產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)方面Ｓｔａｒｌｉｎｋ 擁有絕對扁平化的產(chǎn)業(yè)鏈，有能力直接面向地面運營商、大眾消費用戶提供使用成本低的、業(yè)務(wù)靈活性高的衛(wèi)星通信服務(wù)。

（２）技術(shù)優(yōu)勢

ＳｐａｃｅＸ 在２０２３ 年成為全球首家實現(xiàn)盈利的低軌衛(wèi)星廠商［１０－１１］，其全球衛(wèi)星部署超過６ ０００ 顆，２０２３ 年衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量１ １９５×１０３ ｋｇ，全球占比８０％ ，衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量２ ５１４ 顆，全球占比８７％ ，在衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施方面，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 實現(xiàn)了星間激光鏈路、相控陣天線、大容量地面站等主要技術(shù)的自給自足。在衛(wèi)星及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面的巨大優(yōu)勢，使Ｓｔａｒｌｉｎｋ 為自己的手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)建立了充足的信心。

相比之下，由于參與３ＧＰＰ ＮＴＮ 的全球衛(wèi)星數(shù)量占比較少，且傳統(tǒng)地面運營商、衛(wèi)星運營商由于缺乏相關(guān)的低軌衛(wèi)星頻率軌道資源和技術(shù)能力，暫時無法建設(shè)全新技術(shù)體制的衛(wèi)星系統(tǒng)，因此ＮＴＮ 通過對移動通信技術(shù)協(xié)議的增強(qiáng)與修改，適應(yīng)當(dāng)前的可用衛(wèi)星和全球通信產(chǎn)業(yè)能達(dá)到的技術(shù)水平。同時，ＮＴＮ 技術(shù)路線需要終端和終端芯片廠商開發(fā)全新的固件、硬件和軟件，其產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同工作更加復(fù)雜，用戶滲透需要相對較長的時間。

２． ２ 產(chǎn)業(yè)化劣勢

（１）缺乏面向手機(jī)提供服務(wù)的頻率資源

Ｓｔａｒｌｉｎｋ 開展存量手機(jī)直連衛(wèi)星服務(wù)最主要的劣勢則是缺乏適合手機(jī)的頻率資源［１２］適于手機(jī)通信的頻段為Ｓｕｂ ６ＧＨｚ 頻段，而這一頻段的資源被各國地面網(wǎng)絡(luò)運營商所掌握。２０２４ 年３ 月，美聯(lián)邦通訊委員會通過了太空補充覆蓋規(guī)則，允許衛(wèi)星租借使用地面移動頻譜，因此Ｓｔａｒｌｉｎｋ 與ＴＭｏｂｉｌｅ 等運營商的合作得以合法落地，政策上緩解了Ｓｔａｒｌｉｎｋ手機(jī)直連衛(wèi)星業(yè)務(wù)的頻率困境。

但需要注意的是，運營商手中的４Ｇ 頻譜資源已大部分被用于地面移動通信，頻譜資源本身已處于十分緊張的狀態(tài)，可供Ｓｔａｒｌｉｎｋ 使用的頻譜只有很少部分，如前文所述，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 手機(jī)直連衛(wèi)星業(yè)務(wù)上行和下行均只有５ ＭＨｚ 信道帶寬，上行峰值傳輸速率在２ Ｍｂｉｔ／ ｓ 左右，僅從傳輸速率的角度考慮，可以同時支持傳輸語音數(shù)據(jù)的個數(shù)應(yīng)該在２００ 以內(nèi)，這極大限制了衛(wèi)星通信的上下行速率、用戶容量，無法使手機(jī)直連衛(wèi)星業(yè)務(wù)達(dá)到與地面移動通信業(yè)務(wù)相比擬的商用條件。出于對自身業(yè)務(wù)的保護(hù)，美國本土地面網(wǎng)絡(luò)運營商租借和讓渡更多頻率資源給Ｓｔａｒｌｉｎｋ 的可能性較小，同樣的問題也會限制Ｓｔａｒｌｉｎｋ 手機(jī)直連衛(wèi)星業(yè)務(wù)在全球范圍內(nèi)的拓展。

（２）商業(yè)模式無法確保衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的順利

截至２０２３ 年，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 推出的專業(yè)衛(wèi)星終端在全球范圍內(nèi)具備２３０ 萬用戶，衛(wèi)星業(yè)務(wù)每年收入超過３６０ 億美元，傳統(tǒng)衛(wèi)星終端和衛(wèi)星業(yè)務(wù)的收入為Ｓｔａｒｌｉｎｋ 衛(wèi)星的建設(shè)提供了良好的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。如上所述，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 手機(jī)直連衛(wèi)星業(yè)務(wù)天然具有較為嚴(yán)重的缺陷，若得不到較好地解決，可預(yù)見其無法形成足夠支撐自身網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的市場規(guī)模，如不能實現(xiàn)商業(yè)良好閉環(huán)，或?qū)⒂绊懲顿Y人信心和手機(jī)直連業(yè)務(wù)在Ｓｔａｒｌｉｎｋ 業(yè)務(wù)版圖中的優(yōu)先級。因此面向存量終端的手機(jī)直連業(yè)務(wù)前景有待進(jìn)一步觀察。

（３）產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚不健全

面向存量終端的衛(wèi)星通信還將面臨與通信產(chǎn)業(yè)的融合，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面標(biāo)準(zhǔn)化移動網(wǎng)絡(luò)的干擾協(xié)調(diào)、與地面網(wǎng)絡(luò)和終端的技術(shù)演進(jìn)同步等問題決定了面向存量４Ｇ ＬＴＥ 終端提供衛(wèi)星服務(wù)僅在有限的時間內(nèi)具備應(yīng)用場景。

當(dāng)前Ｓｔａｒｌｉｎｋ 與其母公司ＳｐａｃｅＸ 解決了航天產(chǎn)業(yè)的資源與技術(shù)整合［１３］，為其低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)建立了極大的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和技術(shù)護(hù)城河。但考慮手機(jī)直連衛(wèi)星業(yè)務(wù)未來的長期發(fā)展，Ｓｔａｒｌｉｎｋ 不僅要與地面網(wǎng)絡(luò)運營商做好技術(shù)與商業(yè)合作［１４］，與智能終端及芯片廠商的合作也必不可少［１５－１６］。僅向用戶提供衛(wèi)星接入、短信、通話和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)難以使用戶對Ｓｔａｒｌｉｎｋ 手機(jī)直連業(yè)務(wù)形成興趣，端側(cè)的應(yīng)用才是最能使用戶感知、依賴衛(wèi)星通信服務(wù)，打開市場的最主要渠道［１７］。因此，與端側(cè)的硬件、固件和應(yīng)用生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的合作，探索未來手機(jī)終端利用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可實現(xiàn)的“殺手級”應(yīng)用，是Ｓｔａｒｌｉｎｋ 面向存量終端提供衛(wèi)星業(yè)務(wù)需要進(jìn)一步拓展的重點之一，也是當(dāng)前Ｓｔａｒｌｉｎｋ 尚未落實的工作之一。

３ 我國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展建議

３． １ 完善并推動ＮＴＮ 技術(shù)路線

技術(shù)上除Ｓｔａｒｌｉｎｋ 外，全球尚無衛(wèi)星運營商具備大規(guī)模低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、地面基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的能力，商業(yè)上短期內(nèi)無法實現(xiàn)商業(yè)閉環(huán)，支持衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。同樣，我國航天產(chǎn)業(yè)具備可比擬Ｓｔａｒｌｉｎｋ 的能力尚需時日，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)能力和規(guī)模是決定衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展路線的最重要因素。因此，３ＧＰＰＮＴＮ 是當(dāng)前最適合我國的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)路線，應(yīng)當(dāng)鼓勵衛(wèi)星運營商、地面運營商、終端廠商與芯片廠商參與全球ＮＴＮ 標(biāo)準(zhǔn)的制定與技術(shù)研發(fā)，在傳統(tǒng)衛(wèi)星垂直行業(yè)上鼓勵ＮＴＮ 技術(shù)的先試先行，在面向大眾消費市場方面逐漸加強(qiáng)ＮＴＮ 技術(shù)的滲透，例如推動ＩｏＴ ＮＴＮ 技術(shù)在大眾消費的車聯(lián)網(wǎng)或其他領(lǐng)域落地應(yīng)用，逐漸拓展到智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備等更廣大的應(yīng)用場景。

３． ２ 加強(qiáng)當(dāng)前技術(shù)路線的產(chǎn)業(yè)韌性

我國產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)較快的是基于專用衛(wèi)星通信技術(shù)的手機(jī)直連，即天通衛(wèi)星通信技術(shù)和北斗三號短報文技術(shù)。目前，天通衛(wèi)星通信技術(shù)及北斗三號短報文技術(shù)應(yīng)用均已落地，我國應(yīng)加快推進(jìn)完成衛(wèi)星通信技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等的制定，為規(guī)范我國手機(jī)直連設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，從而推動行業(yè)的良性發(fā)展。同時完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)，加快關(guān)鍵檢測技術(shù)的研發(fā)，鼓勵在手機(jī)直連業(yè)務(wù)之外，終端、芯片和汽車等廠商面向ＩｏＴ 設(shè)備、車的衛(wèi)星直連技術(shù)加強(qiáng)協(xié)調(diào)發(fā)展，通過壯大產(chǎn)業(yè)生態(tài)，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)韌性。

４ 結(jié)束語

手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)是未來通信技術(shù)演進(jìn)的重要方向，國際產(chǎn)業(yè)界目前均在推進(jìn)幾類手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展。面向存量終端的手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)固然擁有其巨大的技術(shù)優(yōu)勢和對用戶的天然吸引力，但由于該路線需要強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)聚合力，航天、衛(wèi)星制造、通信等產(chǎn)業(yè)的多方緊密合作，還需要建設(shè)龐大的、靈活性與技術(shù)先進(jìn)的低軌衛(wèi)星系統(tǒng)，我國在以上方面尚不成熟。因此，未來的天地一體化網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)直連等衛(wèi)星與通信的結(jié)合，還應(yīng)結(jié)合我國的實際情況與產(chǎn)業(yè)特色，在ＮＴＮ 等方面保持技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)等的國際領(lǐng)先，同時鼓勵ＮＴＮ 及其他技術(shù)在產(chǎn)業(yè)界的拓展應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

［１］ ＬＩＮ Ｘ Ｑ，ＲＯＭＭＥＲ Ｓ，ＥＵＬＥＲ Ｓ，ｅｔ ａｌ． ５Ｇ ｆｒｏｍ Ｓｐａｃｅ：Ａｎ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ３ＧＰＰ ＮｏｎＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｃｏｍ-ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｍａｇａｚｉｎｅ，２０２１，５（４）：１４７－１５３．

［２］ 孫耀華，彭木根． 面向手機(jī)直連的低軌衛(wèi)星通信：關(guān)鍵技術(shù)、發(fā)展現(xiàn)狀與未來展望［Ｊ］． 電信科學(xué)，２０２３，３９（２）：２５－３６．

［３］ 孫耀華，許宏濤，彭木根． 手機(jī)直連低軌衛(wèi)星通信：架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和未來展望［Ｊ］． 移動通信，２０２４，４８（１）：１０３－１１０．

［４］ 王鵬，祝思婷，李辰，等． 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展分析［Ｊ］． 無線電通信技術(shù)，２０２３，４９（５）：８０３－８０８．

［５］ 賴新權(quán)，黎璐玫． 低軌互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀及監(jiān)測方法研究［Ｊ］． 中國無線電，２０２４（５）：５９－６０．

［６］ 夏旭． 面向５Ｇ／６Ｇ 衛(wèi)星：ＮＴＮ 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展、關(guān)鍵技術(shù)與未來思考［Ｊ］． 廣播電視網(wǎng)絡(luò)，２０２４，３１（５）：６０－６５．

［７］ 趙妍． 運營商加碼衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)布局［Ｎ］． 通信產(chǎn)業(yè)報，２０２４－０６－２４（１０）．

［８］ 康紹莉，繆德山，索士強(qiáng)，等． 面向６Ｇ 的空天地一體化系統(tǒng)設(shè)計和關(guān)鍵技術(shù)［Ｊ］． 信息通信技術(shù)與政策，２０２２，４８（９）：１８－２６．

［９］ 聶蕊． 空天信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展大會：千星閃耀，千億藍(lán)圖［Ｊ］． 中關(guān)村，２０２４（５）：５２－５３．

［１０］ 肖永偉，孫晨華，趙偉松． 低軌通信星座發(fā)展的思考［Ｊ］． 國際太空，２０１８（１１）：２４－３２．

［１１］周宇，彭勇軍，馬青學(xué)． “星鏈”衛(wèi)星在俄烏沖突中的軍事運用［Ｃ］∥第十二屆中國指揮控制大會． 北京：中國指揮與控制學(xué)會，２０２４：５９２－５９６．

［１２］王迪，駱盛，王勇，等． 星鏈Ⅲ期回歸共地面軌跡星座構(gòu)型與覆蓋分析［Ｊ］． 國防科技大學(xué)學(xué)報，２０２４，４６（５）：１５０－１５８．

［１３］薛元星，趙治，段喬曼． 星鏈?zhǔn)謾C(jī)直連衛(wèi)星業(yè)務(wù)商業(yè)模式及組網(wǎng)方式［Ｊ］． 天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)，２０２４，５（２）：８５－９１．

［１４］陳天翔． “一箭十八星”背后的資本推力［Ｎ］． 第一財經(jīng)日報，２０２４－０８－１４（Ａ１）．

［１５］丁建瑞，張博嘉，范皓年，等． 手機(jī)直連衛(wèi)星：Ｓｔａｒｌｉｎｋ 面向存量手機(jī)的通信能力分析［Ｊ］． 移動通信，２０２４，４８（９）：１５３－１５９．

［１６］王靜賢，虞志剛，祝超，等． 星鏈系統(tǒng)服務(wù)能力分析［Ｊ］． 天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)，２０２４，５（３）：３－１０．

［１７］單超，馬少煊，谷欣，等． 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與挑戰(zhàn)［Ｊ］．天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)，２０２４，５（３）：９６－１０１．

作者簡介：

黃秋欽 女，（１９８４—），碩士，高級工程師。主要研究方向：衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、測試。

（*通信作者）王 鵬 男，（１９９６—），碩士，工程師主要研究方向：衛(wèi)星方向標(biāo)準(zhǔn)化、衛(wèi)星終端測試技術(shù)、認(rèn)證測試等。

吳 星 女，（１９８７—），工程師。主要研究方向：蜂窩、衛(wèi)星通信標(biāo)準(zhǔn)化、移動通信終端測試認(rèn)證等。