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华为苹果为何都在竞速卫星通信?

撰文/ 张继康

编辑/ 董雨晴

手机出货量承压,手机厂商不约而同把创新的赛道卷到了天上。

9月8日凌晨,苹果发布的iPhone14系列正式宣布将支持卫星通信功能,在更早之前,华为也宣布Mate50系列将是全球首款支持北斗卫星消息的智能手机

就在华为发布会的前一天,收购了魅族科技 79.09% 股权的星纪时代公司宣布,将推出全球首款直连低轨卫星手机。谷歌也在近日表示,下一代安卓系统将支持手机卫星通信功能。

手机能随时随地给卫星发送消息,这意味着当人类迷失在人迹罕至、没有信号的户外时,也能随时通过手机进行求救。有用户笑称,当支持卫星功能的手机普及后,像《坠落》这类讲述极限求生的电影,将在开播十分钟后走向团团圆圆的大结局。

不过就已经发布的两款手机来看,他们的卫星通信功能仍存在着颇多限制,苹果、华为要想真正“捅破天”,难度并不小。

同一功能,差别很大

与传统的智能手机相比,卫星电话最大的区别在于接收信号的终端不同。智能手机依靠地面上的基站接收信号,而卫星电话接收信号的基站则来自发射到天上的通讯卫星。

尽管在“地球村”的影响下,人们看似生活在一个万物互联的世界中,但目前的4G/5G网络只能覆盖全球20%左右的范围,即使在中国,也仍然有超六成的地方没有网络覆盖,这些地方多是山地、高原、戈壁、沙漠和海洋。在这些“信息荒原”地区,拥有一个支持卫星通信的手机便显得尤其重要。

不过,从基本功能上来说,这两款手机的卫星通信功能仍不能完全代替传统的卫星手持电话,原因在于,二者都不支持拨打卫星电话,无法完成真正意义上的即时双向通信。

前后脚的官宣,打响了苹果和华为的抢滩战。目前来看,两款手机还是存在着不小的差异。

(图源:华为官网)

从功能形式上来看,华为Mate50系列是采用文字输入的形式,每条消息只能发送19个字以内,消息只可发送不可接收;iPhone14则不支持手动输入文字,需要通过回答选择题的形式,向救援机构发出求助,但可以接收来自卫星的消息。

另一方面,尽管两款手机同样具有卫星通信功能,但其依靠的卫星星座并不相同。

控维通信CTO赖海光指出,华为Mate50使用的是北斗星座,iPhone14使用的则是Globalstar的卫星星座。两者的区别在于,北斗星座是中轨和同步轨道混合的星座系统,共55颗卫星,主要功能是导航,同时具备短报文传输能力;Globalstar的卫星星座是低轨星座,共40颗卫星,专门用于话音和低速数据传输。

由于卫星星座的不同,两款手机在通信协议设计上的工作也不太一样。鹏鹄物宇CTO徐佳康表示,华为北斗需要解决高轨卫星近40000公里超长传输距离所带来的问题,而苹果Globalstar则需要解决低轨卫星高速移动所带来的多普勒频移和切换等带来的信号较差的问题。

在覆盖范围上,华为Mate50主要的覆盖区域是国内的大陆地区,而iPhone14的SOS紧急联络功能目前只对美国和加拿大地区开放。徐佳康表示,由于北斗和Globalstar使用了相同的频率,所以除非有进一步的国际合作,不然iPhone14不能在中国使用卫星应急通信服务,华为Mate50也不能在北美使用这项服务。

(图源:苹果官网)

另外,卫星通信技术成本费用较高,如果想买一个既支持卫星通讯,又可以正常使用的“顶配版”卫星手机,价格往往要在一万元以上,买后的年租费用也高达1000元,因此收费问题也就成为了广大消费者关注的重点。

华为Mate50系列的北斗卫星消息功能暂不收费,体验期内每月提供30条免费额度,超过额度则另外收费,下个月免费额度会自动刷新。苹果方面则表示,iPhone14会在前两年对这一功能免费,后续收费价格也会陆续公布。

是鸡肋还是熊掌?

当全球的科技企业接连几日宣布起了卫星通信的业务,A股市场的卫星概念股却集体遭遇了一次过山车般的涨跌。

以神宇股份、中国卫通、中国卫星为代表的概念股均在9月初出现了超过10%幅度的上涨,部分概念股甚至一度涨停。然而就在华为Mate50系列发布后,这些卫星概念股又开始集体下跌。

通宇通讯开盘一度跌停,波导股份、合众思壮、神宇股份等跌幅也近10%。从集体上涨再到集体下跌,不难看出资本市场对卫星通信功能的反馈。

对于大多数消费者来说,卫星通信的功能看起来很科幻,但远不如“手机没电还能续航”的功能来得实用。有不少人就表示,用卫星通信发短信,就像用AI算法拍月亮一样,目前看起来还有些属“鸡肋”。

作为一名经验颇丰的户外徒步者,刘英就表示,在野外探险的情况下,一旦遇到危险发生,不管是拿着一款Mate50还是iPhone14,使用卫星消息的功能能做的事情并不多,真正起作用的还得是支持卫星通话功能的手机。

实用功能大打折扣的卫星通信功能,更像是手机厂商之间一场创新的较量。

在华为Mate50以前,卫星电话通常会配有一根外置的四臂螺旋结构天线,如今,笨重天线的消失,则成为了一个划时代意义的创新。

(图源:AI财经社)

有天线工厂的人士分析,华为Mate50极有可能将卫星终端天线内置在了手机的主板周围或者金属外壳上,通过移相器等器件和技术实现卫星通信。完成这个工作任务至少需要8个以上的高级天线工程师,费半年以上的调试才有可能成功,期间还需要经过大量的实验资金投入。

更难的一点在于,由于卫星通信和手机通信的频段不同,手机厂商需要在手机内部增加或升级射频电路来支持卫星通信频段。在此背景下,华为和苹果都采取了升级射频芯片的方式,以此来让手机接收到卫星信号。

值得一提的是,华为的射频芯片为国产自研,这也是国内第一款手机北斗短信通信射频基带集成芯片。苹果的射频芯片则来源于台积电,与华为的射频芯片相比增加了5G功能。

对于消费者而言,此次“捅破天”的卫星通信功能的确使用频率不高,但从未来看,该功能的开发也是扩大卫星通信市场规模的一次试水。据摩根士丹利的预测,全球卫星互联网市场规模将在2030年达到454.26亿美元

多位业内人士表示,此次两款手机对于卫星通信功能的创新尝试,是卫星通信从面向专业领域到面向消费者市场的一次重要转变,从这个角度来看,无疑起到了一个很好的开端作用。

卫星争夺战

1957年,世界上第一颗人造卫星“斯普特尼克一号”在前苏联上空发射成功,由此拉开了太空竞赛的序幕。据USC数据,截至今年1月1日,约有4852颗在轨卫星围绕在地球上空,其中我国的在轨卫星数量为499颗,居于世界第二。

短短65年的时间,卫星的数量在几何倍增长的同时,人类也在不断拓展卫星的边界。从最初的气象预报、环境监测到如今的数据通信、导航定位,卫星的功能正在变得越来越强大。

按照距离地球远近,卫星轨道通常分为低轨、中轨和高轨三个轨道。其中高、中轨道由于距离较远,通信时延较长,难以满足人类日常的通信需求。低轨卫星由于距离更近,具有延时小、成本低、发射灵活等优点,最适合用于宽带通信。

随着5G时代的到来,以人工智能自动驾驶为代表的新技术对于网络带宽和延迟的要求非常高,5G时代下基站的覆盖范围已经缩短到了500米以内。一旦到了6G时代,基站的覆盖范围将进一步缩小,在此背景下,仅仅靠建设地面基站显然远远不够,卫星便成了一个比地面基站更强大的终端。

赖海光表示,卫星通信终端的种类很多,有便携、车载、船载、机载等各种形态,虽然尺寸比手机大,但是能够提供高速通信能力,满足大量的宽带应用需求。

由于低轨道卫星资源只能容纳6万颗左右,各国纷纷展开了对于低轨道卫星资源的“跑马圈地”,以此来实现“用宽带连接覆盖地球”的计划。

其中,马斯克Space X公司的Starlink(星链)是全球最大的卫星互联网星座,自2019年成功发射首颗商业卫星后,三年时间内,Starlink共发射了超过3000颗星链卫星,根据其计划,Starlink最终要在全球低轨道部署约4.2万颗卫星。

(图源:视觉中国)

我国的通信卫星发射计划也在稳步迈进,去年5月,代号为“GW”的星座计划曝光,计划指出中国将在七年内发射1.3万颗低轨通信卫星。随后颁布的《6G总体愿景与潜在关键技术》指出,6G将实现空天地一体化的全球无缝覆盖,而星地一体融合组网技术也将成为6G网络最重要的潜在技术之一。

在未来,手机直连卫星网络或许也将成为可能,当人们能够直连卫星网络流畅地听音乐、刷视频、打游戏,这便意味着卫星网络已经克服了种种复杂的难关,飞入寻常百姓家。那时的世界,通信将无处不在,而人类也将永不失联

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