衛(wèi)星通信領(lǐng)域又出重磅合作！
5 月 29 日，低軌衛(wèi)星（LEO）網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商 AST SpaceMobile 與美國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商巨頭 Verizon 簽訂了價(jià)值 1 億美元（包括 6500 萬(wàn)美元商業(yè)預(yù)付款和 3500 萬(wàn)美元可轉(zhuǎn)換票據(jù)）的戰(zhàn)略合作協(xié)議。AST SpaceMobile 將利用 Verizon 的 850 MHz 頻譜，為 Verizon 的客戶提供直連衛(wèi)星服務(wù)。雙方合作的目標(biāo)是增強(qiáng)美國(guó)的蜂窩連接，從根本上消除信號(hào)覆蓋盲區(qū)。
從概念上看，手機(jī)直連衛(wèi)星是指利用衛(wèi)星作為通信基站，使用普通智能手機(jī)直接與衛(wèi)星建立通信網(wǎng)絡(luò)連接，而無(wú)需通過地面基站和衛(wèi)星地球站中轉(zhuǎn)。借助衛(wèi)星系統(tǒng)提供的全球網(wǎng)絡(luò)，通過一部普通智能手機(jī)就能實(shí)現(xiàn)為任何人、任何時(shí)間、任何地點(diǎn)提供無(wú)縫覆蓋的通信服務(wù)，無(wú)論是在偏遠(yuǎn)山區(qū)、海上、空中，還是處在自然災(zāi)害中。
資本市場(chǎng)對(duì)這一消息反應(yīng)強(qiáng)烈。合作消息發(fā)布之后，AST 股價(jià)在交易中上漲 69%，收于每股 9.02 美元，如下圖所示。據(jù) FactSet 稱，這是該公司自 2021 年通過 SPAC 上市以來(lái)股價(jià)單日漲幅最大的一次，本月迄今其股價(jià)已上漲了四倍。
為何資本市場(chǎng)如此看好這次合作？這次合作又將對(duì)整個(gè)衛(wèi)星通信的市場(chǎng)格局帶來(lái)怎樣的影響？本文將一一進(jìn)行解析。
“具有變革意義的商業(yè)里程碑”
生活在城市中的人們，早已習(xí)慣于打開手機(jī)就有信號(hào)的情況。但事實(shí)上，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）2023 年 11 月的統(tǒng)計(jì)表明，全球目前仍有 26 億人處于無(wú)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商們希望盡快為這些地區(qū)的用戶提供聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，這正是衛(wèi)星通信存在的價(jià)值。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星通信作為地面蜂窩通信系統(tǒng)的補(bǔ)充，其應(yīng)用領(lǐng)域有三類：
人煙稀少地區(qū)：在光纖和基站不方便布設(shè)的地區(qū)，衛(wèi)星通信會(huì)發(fā)揮很大的作用。比如在國(guó)外或國(guó)內(nèi)中西部地區(qū)，對(duì)于一些戶外愛好者，以及礦產(chǎn)勘察、自然保護(hù)等特殊工作人群而言，衛(wèi)星電話很有用；
海洋以及天空?qǐng)鼍?/strong>：例如航海船舶、民航飛機(jī)，對(duì)衛(wèi)星通信有強(qiáng)烈的需求；
應(yīng)急救災(zāi)場(chǎng)景：當(dāng)發(fā)生地震、洪水等自然災(zāi)害，地面通信系統(tǒng)失靈，就需要借助衛(wèi)星，進(jìn)行應(yīng)急通信。
市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu) ABI Research 發(fā)布的 NTN 報(bào)告指出，到 2030 年，全球非地面網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)連接數(shù)預(yù)計(jì)將達(dá)到 1.75 億，全球衛(wèi)星服務(wù)的年度市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 1246 億美元。過去，衛(wèi)星通信需要用到笨重昂貴的衛(wèi)星電話。如今，各大公司都在競(jìng)相爭(zhēng)奪衛(wèi)星通訊市場(chǎng)，致力于提供連接到普通消費(fèi)者手機(jī)的電話服務(wù)，也就是所謂的“手機(jī)直連衛(wèi)星”——該領(lǐng)域由此成為目前衛(wèi)星通信領(lǐng)域最為火熱的細(xì)分方向之一。
要想實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星到手機(jī)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的連接，目前主要有兩類方案。
①使用授權(quán)衛(wèi)星頻譜+手機(jī)天線/芯片端進(jìn)行改造
衛(wèi)星通信與蜂窩通信的一個(gè)典型的區(qū)別在于，衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建成后，可以為全球提供服務(wù)，而蜂窩網(wǎng)絡(luò)只是在本地提供服務(wù)。理論上來(lái)說(shuō)，蜂窩網(wǎng)絡(luò)只要符合本地頻譜劃分和管理制度即可，而衛(wèi)星通信必須符合全球統(tǒng)一的頻譜劃分規(guī)則。
對(duì)衛(wèi)星通信工作頻率資源的使用，要向國(guó)際電聯(lián)（ITU-R）進(jìn)行申請(qǐng)。ITU-R 有明確的文件，對(duì)申報(bào)程序和規(guī)則有嚴(yán)格的要求，往往是和衛(wèi)星軌道資源的申請(qǐng)同步進(jìn)行。衛(wèi)星通信工作在微波頻段，其頻率范圍為 1GHz~40GHz，大部分衛(wèi)星采用的是 Ku、Ka、V 等波段，即 12GHz-75Ghz 頻段，也有一部分使用 C 波段，即 4GHz-8GHz。
無(wú)論使用什么頻段，衛(wèi)星通信頻段和運(yùn)營(yíng)商蜂窩通信頻段是不同的，市場(chǎng)上一般售賣的普通手機(jī)，不支持衛(wèi)星通信的無(wú)線工作頻率。在這種情況下，要想實(shí)現(xiàn)連接蜂窩網(wǎng)絡(luò)，必然要對(duì)手機(jī)的天線、芯片等進(jìn)行改造。
例如，華為 Mate60 Pro 和蘋果 iPhone 14 都集成了衛(wèi)星通信芯片
②使用 MNO 合作伙伴頻譜+現(xiàn)有手機(jī)無(wú)需更換/改造
另一種方案正好相反，既然手機(jī)不支持衛(wèi)星通信頻率，就干脆直接讓衛(wèi)星直接使用地面蜂窩基站的頻率，這樣就不用再對(duì)手機(jī)進(jìn)行更換/改造，實(shí)現(xiàn)“手機(jī)直連衛(wèi)星”。
典型例子莫過于馬斯克的 SpaceX，借由 T-Mobile 的蜂窩頻譜，星鏈衛(wèi)星方案針對(duì)現(xiàn)有 LTE 手機(jī)推出手機(jī)直連衛(wèi)星的服務(wù)，無(wú)需手機(jī)硬件改造，能支持 4G 普通手機(jī)提供直連服務(wù)，并且與當(dāng)前大多數(shù)智能手機(jī)都兼容。之所以能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，是因?yàn)檫@些衛(wèi)星的功能類似太空中的蜂窩基站，并具有先進(jìn)的 eNodeB 調(diào)制解調(diào)器，可實(shí)現(xiàn)類似于漫游合作伙伴的網(wǎng)絡(luò)集成——相當(dāng)于直接把基站建到天上。原理如下圖所示：
圖 星鏈?zhǔn)謾C(jī)直連衛(wèi)星方案
然而，這種方案也需要很大的代價(jià)。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)使用的頻段肯定不能與地面 4G 和 5G 網(wǎng)絡(luò)的頻段相同，否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。因此，為避免干擾，運(yùn)營(yíng)商需單獨(dú)為衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)劃出一部分頻段。但這又帶來(lái)了新問題，頻譜是運(yùn)營(yíng)商最寶貴的財(cái)富，是花巨資拍得的，運(yùn)營(yíng)商需要謹(jǐn)慎的權(quán)衡投資和收益。
再回到前文，AST SpaceMobile 與 Verizon 的合作模式正是第二種——利用合作伙伴移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的頻譜運(yùn)營(yíng)衛(wèi)星直連服務(wù)，為客戶提供衛(wèi)星通信。作為天基蜂窩寬帶網(wǎng)絡(luò)的基石，今年 3 月，AST5000 ASIC 芯片已經(jīng)在臺(tái)積電流片；4 月 25 日，AST 又利用衛(wèi)星與未經(jīng)修改的智能手機(jī)，一臺(tái)三星 Galaxy S22，一臺(tái)蘋果 iPhone ，從德克薩斯州米德蘭市使用 AT&T 2G 蜂窩頻譜，打通了到日本的電話。
面向未來(lái)更大范圍內(nèi)可以提供的服務(wù)，AST 尚未透露其服務(wù)的具體銷售方式，但其高管表示，套餐將允許用戶接收文本、語(yǔ)音和全寬帶互聯(lián)網(wǎng)，價(jià)格將根據(jù)服務(wù)量而定。
AST 創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官阿貝爾·阿維蘭 (Abel Avellan) 表示：“與 Verizon 的這一新合作關(guān)系將是一個(gè)變革性的商業(yè)里程碑。在全球最有價(jià)值的無(wú)線市場(chǎng)上，通過美國(guó)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的 850 MHz 優(yōu)質(zhì)頻譜，AST Space Mobile 將得以實(shí)現(xiàn)對(duì)美國(guó)大陸的 100% 覆蓋。”
據(jù)悉，今年夏天，AST SpaceMobile 公司計(jì)劃從美國(guó)卡納維拉爾角發(fā)射第一批商業(yè)衛(wèi)星，發(fā)射至近地軌道。這批最初的五顆衛(wèi)星將由 SpaceX 的運(yùn)載火箭發(fā)射升空，并在發(fā)射后 3 個(gè)月左右開始執(zhí)行任務(wù)。
SpaceX 迎來(lái)強(qiáng)勁對(duì)手？
如同中國(guó)電信界有移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營(yíng)商，美國(guó)的三大運(yùn)營(yíng)商分別是 T-Mobile、Verizon 和 AT&T。前文已經(jīng)介紹了衛(wèi)星公司 AST SpaceMobile 和 Verizon 的合作，其實(shí)就在兩者官宣合作的半個(gè)月前，AST 還和另一大運(yùn)營(yíng)商 AT&T 達(dá)成了類似的合作。
AT&T 和 AST SpaceMobile 在 5 月 15 日的宣告中表示，兩家公司在達(dá)成伙伴關(guān)系前已經(jīng)開展了早期測(cè)試。雙方稱這一天基寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)協(xié)議將持續(xù)至 2030 年。作為合作協(xié)議的一部分，AT&T 網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)人薩姆巴（Chris Sambar）將加入 AST SpaceMobile 董事會(huì)，此舉將加深雙方自 2018 年以來(lái)的合作關(guān)系。薩姆巴受訪時(shí)說(shuō)他的團(tuán)隊(duì)對(duì) AST SpaceMobile 的技術(shù)充滿信心，BlueWalker 3 測(cè)試衛(wèi)星的表現(xiàn)令人滿意。
Verizon 和 AT&T之外，T-Mobile 則是馬斯克旗下明星公司 SpaceX 的合作伙伴。2022 年 8 月，雙方宣布將通過 SpaceX 的 Starlink 低軌道衛(wèi)星與 T-Mobile 的地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，讓手機(jī)可以直連衛(wèi)星，讓“手機(jī)連接無(wú)處不在”，終結(jié)地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)。T-Mobile 首席執(zhí)行官 Mike Sievert 表示，該服務(wù)將于 2023 年底進(jìn)入測(cè)試階段。
2022 年的時(shí)候，“手機(jī)直連衛(wèi)星”可是一個(gè)開創(chuàng)性概念，所以這次合作在業(yè)內(nèi)引發(fā)了轟動(dòng)。很多業(yè)內(nèi)人士對(duì)此甚至報(bào)以懷疑態(tài)度，因?yàn)榫C合技術(shù)挑戰(zhàn)、實(shí)用性、價(jià)值性、監(jiān)管障礙等方面看，“手機(jī)直連衛(wèi)星”實(shí)在是存在太多挑戰(zhàn)。也是在此消息發(fā)布后沒幾天，具有“向上捅破天”北斗短報(bào)文功能的華為 Mate 50 重磅發(fā)布，緊隨其后，蘋果的 iPhone 14 系列也搭載了類似的衛(wèi)星緊急通信功能。
而在今年 1 月，SpaceX 和 T-Mobile 的合作終于迎來(lái)關(guān)鍵性進(jìn)展——SpaceX 成功發(fā)射 21 顆衛(wèi)星進(jìn)入軌道，其中 6顆可為現(xiàn)有手機(jī)提供衛(wèi)星直連服務(wù)，這也是其首批支持移動(dòng)通信的衛(wèi)星。預(yù)計(jì)未來(lái)半年內(nèi)總共要發(fā)射大約 840 顆，之后還會(huì)繼續(xù)增加。
至此，可以看出，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)方面，美國(guó)的兩強(qiáng)格局已經(jīng)初顯。不少海外媒體評(píng)價(jià)稱，SpaceX 迎來(lái)勁敵。此前，SpaceX 大約有 6000 顆衛(wèi)星在近地軌道執(zhí)行，遙遙領(lǐng)先于其他公司。如果 AST SpaceMobile 失敗， SpaceX 的 Starlink 就將會(huì)在美國(guó)市場(chǎng)上大行其道。
如今，兩強(qiáng)正在和時(shí)間賽跑，加速推進(jìn)衛(wèi)星發(fā)射、連接測(cè)試、商業(yè)落地等。5 月，SpaceX 宣布，他們已成功利用 Starlink 星鏈完成了首次衛(wèi)星視頻通話實(shí)驗(yàn)，這標(biāo)志著衛(wèi)星通信技術(shù)邁出了重要一步。此外，SpaceX還計(jì)劃今年開始提供 D2D 文本服務(wù)，并預(yù)計(jì)在 2025 年擴(kuò)展到語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
再來(lái)看我國(guó)——2023 年 8 月，華為公司發(fā)布全球首款支持衛(wèi)星通話的大眾手機(jī) Mate60 Pro，通過使用我國(guó)的地球同步軌道衛(wèi)星“天通一號(hào)”，率先實(shí)現(xiàn)了手機(jī)直連衛(wèi)星的語(yǔ)音業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)。
寫在最后
手機(jī)直連衛(wèi)星有望從根本上解決地面通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足的問題，是實(shí)現(xiàn)空天地海一體化通信的關(guān)鍵，是構(gòu)建 6G 星地融合網(wǎng)絡(luò)的支柱之一。手機(jī)直連衛(wèi)星除了為智能手機(jī)帶來(lái)好處之外，還能夠支持垂直行業(yè)的工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，例如汽車、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)/林業(yè)、海運(yùn)、鐵路、航空/無(wú)人機(jī)行業(yè)、國(guó)家安全和公共安全等。
但全球手機(jī)直連通信快速發(fā)展的同時(shí)，也面臨著新技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的挑戰(zhàn)，比如標(biāo)準(zhǔn)問題、監(jiān)管問題、頻譜干擾問題等等。隨著相關(guān)挑戰(zhàn)不斷被解決，人類正在迎接空天地一體化的互聯(lián)未來(lái)。
