苹果和华为都支持,卫星通信民用化还有哪些挑战?
随着苹果秋季发布会的结束,支持卫星通信功能的iPhone 15系列露出真面目。作为市面上为数不多的支持卫星通信的民用手机,华为Mate 60 Pro和苹果iPhone15代表的卫星通信民用化技术方向备受关注。
空天地一体,是6G时代的重要技术特征之一。支持卫星通信手机也是终端产业的一个重点探索方向。目前包括华为、苹果、三星、中兴、高通、联发科、紫光展锐等产业链企业都在布局该赛道,最为出色的终端产品无疑就是在9月发布的这两款旗舰手机,那么华为和苹果的卫星通信手机都有什么技术特点?还存在哪些挑战?
卫星通信民用化的重要一步
华为方面,2022年第三季度“捅破天”的Mate50系列发布,首次将专业领域的卫星消息功能带到了普通消费者面前。继Mate50系列成为全球首款支持北斗卫星消息的大众智能手机后。2023年9月悄悄上市开卖的华为Mate 60 Pro则成为全球首款支持卫星通话的大众智能手机,即使在没有地面网络信号的情况下,也可以拨打接听卫星电话。这是全球首次在智能手机终端上实现了“卫星通话”功能的突破。
据了解,华为Mate 60 Pro合作的天通一号系列卫星基于高轨卫星GEO(距地球约3.6万公里),已实现对中国大陆地区的覆盖,可支撑卫星电话手机实现全天候、全天时、稳定可靠的话音、短消息和数据等移动通信服务。该系列卫星由航天科技五院研制,一共有三颗,天通面向商业的运营权由中国电信集团卫星通信有限公司负责,中国卫通是航天科技集团下属的上市公司。
中国电信集团卫星通信有限公司副总经理李屹寰对天鹅奖记者表示,手机直连卫星技术存在诸多难点。比如在芯片侧,卫星基带芯片往往过大,能耗很高,如果直接小型化就会不易散热。因此,解决方法是提高工艺制程,基带、射频和存储等集成一体,采用断续收发等新技术来降低能耗。华为Mate 60 Pro的发布以实际行动告诉行业,华为和中国电信已经突破性的解决了这一卫星基带小型化的行业难题。
苹果方面,iPhone 15系列使用了美国商业卫星运营公司全球星Globalstar的在轨卫星,多24颗,这些都是低轨卫星,轨道高度为1420公里。低轨卫星相比中高轨卫星具有传输时延小、宽带化等特点。这也说明了为什么iPhone 15的卫星通信功能强调的是图文和文字传输。
在应用方面,iPhone 15通过Emergency SOS via Satellite定制软件在没有蜂窝网络和 Wi-Fi 覆盖的地区通过连接卫星实现,由于存在数据压缩和卫星中转,iPhone 15发送一条消息大约需要15秒;如果信号条件特别差,那么最多可能需要1分钟。值得注意的是,iPhone 15系列的卫星通信并非实时进行,相比华为手机,强调的是车祸、急病、犯罪、迷路、火灾等场景应用,但在上述场景下,该种卫星通信方式的有效性和及时性存疑。同时,由于运营服务的地域限制,目前iPhone 15的卫星通信功能对于中国地区用户来说完全没有意义。
苹果官网展示的iPhone呼叫急救服务示意图。
挑战依然存在
卫星通信手机由于结合了卫星产业、终端产业和网络运营,所以三个维度的技术和商业壁垒构成了卫星通信手机的市场核心竞争力。
据不完全统计,目前我国移动通信卫星系统的终端用户已超过300万,服务范围涵盖灾难救援、个人通信、海洋运输、远洋渔业、航空客运、两极科考、国际维和等方方面面,现在随着更多类Mate 60 Pro民用卫星通话手机的涌入,即将面临爆发式增长。
首先,卫星产业即将面临高成本挑战。记者从中国电信集团卫星通信有限公司相关专家处了解到,天通卫星的接入数量确实有上限,同时通话数量最大支持到5000客户端,如果超过这个数量理论上确实会出现拥堵。目前天通卫星一共只有三颗在轨卫星,而在中国范围内提供服务的主要是天通一号01星。按照华为Mate60 Pro和Mate60 Pro+的出货量目标上调至2000万部来计算,这个数量确实超过了天通卫星的服务能力,更何况天通卫星系统本身还有大约11万户的存量用户。
iPhone15系列使用的低轨卫星同样存在成本挑战,与天通一号高轨卫星相比,低轨卫星有着很大的缺点,那就是覆盖范围小、容量有限、易受干扰等。想要解决这一难题只能不断投入资金发射卫星,消息显示,Globalstar就在iPhone15发布之前,向国际首富艾隆·马斯克旗下的太空探索技术公司SpaceX支付了约6400万美元(约合人民币4.65亿元)。这笔资金将用于在未来的2023年至2025年期间,发射一系列卫星,以进一步扩展苹果iPhone系列的SOS卫星服务。而在此之前,苹果就已经向Globalstar投资了2.52亿美元, Globalstar则在2022年投资了3.27亿美元用于购买卫星设备。
终端方面,赛迪未来产业研究中心王聪聪对天鹅奖研究组记者表示,卫星通信手机之前存在发射功率过小、天线尺寸过大、天线方向性追踪能力较差、宽频基带芯片研制困难、手机续航较短等挑战,作为应对,相关终端厂商加大了高发射功率、小尺寸、自动方向追踪天线、宽频基带芯片、高密度电池等关键核心产品的研发力度。可以预见,随着华为Mate60 Pro通信技术在行业的普及,即将有效促使整个卫星通信终端产业全面升维。
网络运营方面,中国电信是中国四大电信运营商中唯一拥有卫星通信业务并发布卫星通话套餐的运营商。中国电信的“天地翼卡”发售,实现了卫星通话网络民用商业化零的突破,华为Mate60 Pro用户可以选择每月100元或200元的套餐(包含80分钟或200分钟的通话时间),或者每年1000元的套餐(包含750分钟的通话时间)。从资费来看用户想要完全开通卫星通话功能的投入较高,目前只适用于部分特种人群,王聪聪认为,卫星通话业务应进一步拓宽应用场景,加强市场、业务、行业、个人及国家应用需求的调研、研究,尝试建立针对不同业务需求、不同应用场景等的定价模式,让有需要的消费者可以真正日常用起来。
华为引领,苹果跟随,越来越多重量级终端厂商的参与,让卫星通信手机再度成为通信产业的热点,行业预计2024年开始,有更多的终端厂商将会加入到手机卫星通信的赛道中来,一个更为完备的空天地海一体化通信生态将会呈现其真正的样貌。