【科学强国】华为与苹果都在争的卫星通信功能 真能“捅破天”吗？

近日，华为Mate 50、苹果iPhone 14纷纷上新，智能手机加载卫星通信功能成为业内一大热门关注点。

手机能随时随地给卫星发送消息，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。

就目前发布的手机来看，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。

图源：央视新闻

传闻已久的卫星通信功能

其实，卫星通信并不是新技术，甚至可以说已相当成熟且应用广泛。只不过，将该技术融入到商用手机中还比较新鲜。

目前，我们的手机移动无线网络系统需要依靠有线网络才能达成，即光纤的加入，传统地面通信技术可以拥有巨大的传输能力。但是，其缺点也很明显，那就是铺设难度过高和覆盖率比较低。比如戈壁滩，海洋等人烟罕至以及自然环境恶劣的地区都无法做到信号的全覆盖，这也就解释了为什么在一些深山老林无人区的时候，手机会没有信号。

而卫星通信，则是通过飞在近地轨道的通信卫星作为中继站，全程基本不依赖于有线通信设施，也不需要耗费大量的人力物力在地下铺设庞大的光纤网络。如果卫星数量达到一定程度，理论上就具备连接全球任何位置的能力，哪怕用户处在无人区，深山老林以及广袤的海洋上，也可以通过飞在头顶上的卫星进行通信，让手机不至于变成一块“砖”。

相对蜂窝网络通信，卫星通信首先是打破了距离的束缚，据业内人士表示，在卫星波束覆盖区域内，通信距离最远为13000公里；其次是在通信两点之间，打破了通信地理环境的限制，甚至不受通信两点间任何自然灾害和人为事件的影响；再次是通信质量高，系统可靠性高，甚至可以用于海缆修复期的支撑系统等。

此外，一个业内共识的观点是近年来，自然灾害和地缘政治冲突的频率越来越高，这可能会使通过卫星通信的紧急短信/语音服务成为智能手机的必备功能。

当然卫星通信也有劣势，比如在高纬度地区难以实现卫星通信，传输时延大、太空中的日凌现象和星食现象会中断和影响卫星通信以及卫星本身的发射成本与使用寿命成本等。

比较典型的和知名度比较高的服务商有铱星系统、全球星系统，海事卫星，OneWeb以及马斯克的StraLink系统等等。

华为VS苹果：卫星通信方式有何差异

9月6日，华为宣布Mate50系列将成为全球首款支持北斗卫星消息的智能手机。9月8日，苹果发布的iPhone14系列正式宣布支持卫星通信功能。

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系列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。

华为此前公开的一项名为“卫星通信的方法和装置”专利技术显示，公司已经掌握在提高通信性能的前提下，降低终端设备的能耗和通信复杂度的卫星通信技术。在此之前，华为已积累数十项卫星通信相关技术专利，满足卫星通信需求，提升华为终端设备用户体验。

此外，谷歌也近日宣布，下一代安卓系统也将支持手机卫星通信功能，Android 14开发者预览版预计在2023年3月启动。这意味着，未来所有搭载Android 14系统的安卓手机，都有望支持这项技术。

为何选在此时引入卫星通信技术

手机企业纷纷选择在这时引入卫星通信技术，与卫星通信系统的发展有关。

近年来，随着现代移动通信、电子元器件和卫星工程等技术的飞速发展，卫星通信系统在很大程度上解决了用户接入、通话质量、数据传输和建设成本等问题。跟过去相比，现在的手机配置更加先进；卫星的研制成本越来越低；一箭多星发射技术、运载火箭可回收技术的出现，既缩短了卫星部署周期，又降低了部署成本。这些进步，都为手机实现卫星通信提供了条件和机会。

北京时间9月13日21时18分，我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭，成功将“中星1E”卫星发射升空。卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。该卫星主要用于为用户提供高质量的话音、数据、广播电视传输服务。图源：新华社

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。

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。

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。

今年智能手机真的能够实现卫星通信吗

事实上，去年的iPhone 13系列在硬件上就支持卫星连接功能，只是苹果基于商业模式等各方面的原因最终没能启用。在早前马斯克SpaceX和T-Mobile宣布合作为第二代星链提供手机直连服务时也提到，这种服务借助的是PCS频段，市面上不少手机都是支持的。

卫星通信目前也还存在许多问题，首先是成本问题，卫星通信的成本相对偏高。如果想买一个既支持卫星通信，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。

目前，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。

其次是安全问题，信息安全问题无疑是智能手机卫星通信的软肋，有业内人士指出，从过往的历史来看，06年的时候，印尼的黑客曾经使用自制终端黑进商业卫星；07年，欧洲伽利略导航系统中的某卫星编码算法被人攻破；09年，我国的北斗民用编码也曾被破解。卫星通信带来的安全问题比传统互联网更加复杂，如何解决信息安全问题无疑是一大考验。

有专家表示，北斗卫星通信未来带宽将优先紧着渔业、森林救援、军事等传统刚需场景的使用，不一定能分配到国内这么大的智能手机用户群体手上。

不过，也有行业人士认为，如果北斗卫星通讯开放带宽得到提升，门槛降低，“也可能会衍生更多空间、应用的可能。”

通信行业观察家项立刚接受中新经纬记者采访时表示，卫星通信技术比较成熟，但它在普通商用手机上使用还是比较难的，正因为比较难，而且又有用，所以两者的结合才有意义。不过，项立刚同时提醒，两者结合目前还有很多技术问题需要去解决，“没有我们想象的那么成熟。”“比如卫星通信系统本身就比较复杂，我们常见的卫星电话都有一根非常长的天线，这根天线也会改进放在手机里，势必会侵占其它零部件的位置，产生更大能耗，如何平衡是个考验。”

虽然，目前看来智能手机实现真正意义上的卫星通信还很遥远，不过业内认为，两大“风向型”手机企业同时被曝光将支持“卫星通信功能”还是可以反映出未来智能手机的发展期待的。相信随着技术的进步，理想中的智能卫星手机，不会止于理想。

（中国小康网综合新华网、中国新闻网、央视新闻、科技日报等）

作者：风华

审核：龚紫陌