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摘要:9月6日下午,華為召開Mate50系列及全場景新品秋季發佈會,正式發佈了業界期待已久的Mate50系列。不僅業界首發10檔可調的超光變鏡頭,還搶在蘋果iPhone 14系列之前,首次將衛星通信功能引入到了消費級智能手機當中,使得Mate50系列成為了全球首款支持北斗衛星消息的大眾智能手機。


9月6日下午,華為召開Mate50系列及全場景新品秋季發佈會,正式發佈了業界期待已久的Mate50系列。不僅業界首發10檔可調的超光變鏡頭,還搶在蘋果iPhone 14系列之前,首次將衛星通信功能引入到了消費級智能手機當中,使得Mate50系列成為了全球首款支持北斗衛星消息的大眾智能手機。


據介紹,Mate50系列支持北斗衛星消息硬件能力,當用戶身處荒漠無人區、出海遇險、地震救援等無地面網絡信號覆蓋環境下,可通過暢連APP將文字和位置信息向外發出,與外界保持聯繫,並支持一鍵生成軌跡地圖。目前華為提供每月30條的免費額度,超出可以購買套餐。





但是,根據華為官方的介紹資料顯示,Mate 50系列作為北斗衛星消息移動終端硬件,僅支持發送消息,不支持接收,而且需要在空曠、無遮蔽的環境使用。不過,據華為手機產品線副總裁李曉龍透露,根據他的實測,在城市地面、原始森林,都可以使用Mate 50系列向北鬥衛星發送消息,但是飛機上不行。


需要指出的是,目前Mate50系列所支持的北斗衛星消息功能還不能使用,需後續等待華為HOTA更新支持,而且首次使用需要在由地面網絡的環境下,通過暢連App進行激活,且僅限中國大陸地區(不含港澳臺)。

顯然,華為Mate50系列對於北斗衛星消息功能的支持,顯得比較倉促,更像是為了趕在即將發佈的蘋果iPhone 14系列之前“全球首發”。

根據業界傳聞,蘋果也已經和美國衛星通信公司Globalstar達成合作,將面向iPhone 14系列免費提供衛星連接服務,但內容僅限於雙向短信,無法實現接打電話。

此外,馬斯克旗下的SpaceX也已宣佈和T-Mobile合作,將於明年開始測試SpaceX的Starlink低軌道衛星與T-Mobile的地面移動網絡結合,讓手機可以直連衛星。

另外值得注意的是,在成功收購了魅族之後,近日湖北星紀時代科技有限公司(以下簡稱“星紀時代”)CEO王勇在接受媒體採訪時也透露,星紀時代將會推出全球首款直連低軌衛星的消費級手機。

王勇表示,星紀時代依託李書福董事長的佈局,能夠撬動出行科技生態中低軌衛星通信能力,未來推出的星紀互聯手機將是全球第一款直連低軌衛星的消費級手機,實現天地一體化和無界連接。在沙漠、深海、叢林等無人之境也能保證消費者的通訊需求,實現真正的、全場景的、全域鏈接覆蓋。

為何手機廠商及運營商紛紛開始殺入手機—衛星通信領域?衛星通信到底有何優勢?

什麼是衛星通信?有何優勢?

衛星通信是利用衛星中的轉發器作為中繼站,通過轉發無線電信號,實現兩個或多個地球站之間的通信。

地球衛星的軌道主要分為低中高三種,低地球軌道(LEO):又稱近地軌道,距地面約200-2000公里的圓軌道;中地球軌道(MEO):距地面約2000-20000公里的圓軌道;地球同步軌道(GEO):又稱高地球軌道,距地面約36000公里的圓軌道。

通常一顆高軌靜止軌道通信衛星大約能夠覆蓋40%的地球表面,使覆蓋區內的任何地面、海上、空中的通信站能同時相互通信。

現有的中高軌道衛星解決了地球的覆蓋問題,相當於移動通信的2/3G網絡,僅提供基本語音和低容量的數據業務。中高軌衛星設計要求穿透性強、信號覆蓋面積大,一般採用的低頻段波段。其組建一個完整覆蓋地球的衛星數量少(如中國天通一號高通量衛星單一一顆可覆蓋全國)。

但存中高軌道衛星存在兩大問題:(1)地面終端要求嚴格,無法脫離成熟通信基礎設施向所有無基礎設施區域用戶提供性價比高的數據業務。(2)帶寬有限,導致可容納用戶數量有限,無法滿足全球海量用戶的互聯容量需求。因此傳統中高軌道衛星通信主要用於特定用戶的信息互聯或電視轉播。

相比之下,低軌衛星互聯網星座可實現:高帶寬、高性能全球覆蓋、低時延、可便攜式嵌入式終端、低成本的全球互聯服務。


在地球上,海洋佔據了約71%的面積,而在海洋上,無法建立像地面一樣的信號基站,這也意味著在海洋上通信只能依靠衛星通信。同時,目前移動通信網絡在陸地上的覆蓋也只有20%-21%,80%的陸地還沒有被覆蓋。

從國內情況來看,根據2021年2月,中國互聯網絡信息中心(CNNIC)在京發佈的第47次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示,截至2020年12月,我國網民規模達9.89億,較2020年3月增長8540萬,互聯網普及率已達70.4%。但是,國內還有很多山地、草原、高原、戈壁、沙漠、海洋等地區沒有網絡覆蓋。

根據中國科學院院士尹浩發表了題為《天基信息網絡發展問題》的演講中指出,算上海洋麵積,中國還有60%多的國土面積沒有移動通信信號覆蓋,三大運營商網絡只覆蓋了本土陸地和近海。此外還有山區,邊境,沙漠等地區網絡覆蓋並不理想。相比之下,衛星通信恰恰可以解決上述地區的網絡覆蓋,以及船舶、飛機、科考的寬帶通信問題,是地面移動通信的有益補充。

顯然,衛星通信 地面通信能夠真正實現更好的全域覆蓋體驗。

什麼是北斗短報文?

北斗短報文通信為初級的衛星通信,即支持帶有特定功能芯片的手機終端通過北斗衛星轉發文字短信。北斗短報文可以發佈 140 字內的信息,既能夠定位又能顯示發佈者的位置,核心應用場景為應急救災/科考/遠洋船隻/登山探險等 4G/5G 通信網絡無法覆蓋的場景,在國防、民生和應急救援領域有很強的應用價值。

資料顯示,近20多年來,我國在西昌衛星發射中心共組織了44次北斗發射任務,利用長征三號甲系列運載火箭,先後將4顆北斗一號試驗衛星、55顆北斗二號和北斗三號組網衛星送入預定軌道,任務成功率100%!目前,20顆北斗二號衛星仍有15顆在役,加上30顆北斗三號衛星,整個北斗系統共有45顆衛星可以在軌提供服務。


在過去的兩年中,北斗三號系統運行穩定,已經在全球超120個國家和地區得到應用,向億級以上用戶提供服務。近期,為進一步優化北斗導航系統全球服務性能,管理團隊還對北斗衛星系統進行了在軌軟件升級工作。

根據評估,北斗衛星導航系統目前全球範圍水平定位精度約1.52米,垂直定位精度約2.64米;測速精度優於0.1米/秒,授時精度優於20納秒。

與世界上的其他衛星導航系統不同,北斗系統由地球靜止軌道、傾斜地球同步軌道、中圓地球軌道三種軌道組成,能夠更好地服務於我國及周邊地區,同時也使其除了導航、定位、授時服務外,還具備短報文通信的特色功能。

目前,北斗系統短報文通信服務已覆蓋中國及周邊國家和地區,具備低成本、廣覆蓋、高可靠和隨遇接入等特點,可對地面移動通信網絡進行有效補充,以滿足在無地面網絡覆蓋地區應急通信、搜索救援等服務需要。

在應用端,目前北斗衛星導航系統獨有的短報文通信功能已首次在智能手機上實現應用,這也標誌著短報文通信服務由行業應用進入到大眾應用的新階段。有北斗短報文通信射頻基帶一體化芯片的手機,依託北斗系統發送的信息,不僅有文字,還可準確標定信息發送時所處的位置。

此前,北斗衛星導航系統工程總設計師 中國工程院院士楊長風就曾表示:“你不換(手機)卡,你就可以拿著這個手機到你想去的地方,你就可以保持和相關的方面的一些聯繫,這樣的話就可以在出現危險的情況下,他也可以得到及時搶救。”

關於北斗產業鏈可參看芯智訊此前文章《北斗三號系統建成開通兩週年:基礎設施端核心技術已實現自主可控》

手機-衛星通信

從技術原理角度來看,衛星通信與蜂窩網絡通信的核心區別在於它不是通過地面基站與電信網絡連接,而是手機直接與天上的通信衛星相連接,衛星負責接收和轉發信號,並對信號進行放大。

北斗三號系統衛星總設計師林寶軍接受據第一財經採訪時表示:“手機跟衛星直連,就是手機直接能接受衛星的信號,如果衛星功率很大、能量很強,那麼它在天上發的信號,手機如果足夠靈敏的話就能收到衛星信號,但這主要取決於衛星,而不取決於手機。”

林寶軍稱,衛星越高,發射的信號就越難被手機接收,因此近年來很多企業都開始研製發射低軌衛星。“現在的衛星越來越重,增加重量之後也能夠實現更大的功率和更多的功能,而衛星數量的增加,則能夠實現更廣泛的覆蓋。以後在飛機、輪船上衛星與手機相連,那麼也可以實現上網功能。”

不過,目前華為Mate50系列的“手機直連衛星”,以及蘋果即將推出的“手機直連衛星”都是“有條件”的“直連”,且連接的是都是低速率的通信衛星,是有條件的在特定情況下使用的低頻率、窄帶的解決方案,支持短信、短報文這類小數據量的應用。因此,目前只是基於地面基站的移動通信的補充。

如果要想實現中高速的手機-衛星通信功能,那麼就需要衛星互聯網。

但是需要指出的是,衛星使用的頻段越高,支持的帶寬越寬,但對於設備方向性的要求越強。因此地面設備需要裝一個能夠追蹤衛星信號的具有方向性功能的天線。但小型化的智能手機天線是內置的,不可能實現很強的方向性追蹤的功能。


△Starlink地面接收裝置

所以,我們目前看到的包括Starlink在內的衛星互聯網,要想實現地面手機、電腦終端連上衛星網絡仍然是需要地面接收設備。

全球衛星互聯網格局:Space X一家獨大

目前衛星通信的趨勢從高軌向中低軌轉移,全球新推出的MEO和LEO星座計劃有20個左右,其中最具代表性的則是英國衛星通信公司OneWeb、Space X旗下的StarLink“星鏈”以及亞馬遜的Project Kuiper星座計劃等。

OneWeb

OneWeb成立於2012年,是一家全球性的通信公司,計劃通過低軌衛星互聯網星座構建高速低延時的網絡連接。2019年2月,OneWeb在成立7年後終於發射首批6顆衛星。

截至2022年2月11日,OneWeb公司累計發射了 428 顆衛星。該公司計劃在其第一代星座中部署 648 顆衛星,足以在全球範圍內提供低延遲互聯網服務。

但是,由於疫情以及俄烏衝突影響,OneWeb陷入了困境,並已於今年3月,宣佈被迫裁員並進入破產法第11章程序,公司的其餘員工將會專注於認真管理公司全新的衛星網絡,並與法院和投資者合作。

據瞭解,OneWeb 原定於今年 3 月在哈薩克斯坦拜科努爾航天發射場發射 36 顆入軌衛星。但在俄烏衝突爆發後,俄羅斯向 OneWeb 發出最後通牒,在 OneWeb 保證其衛星不會被用於軍事用途之前,拒絕其發射衛星,並要求英國政府出售其所持該公司的股份。OneWeb 拒絕了俄羅斯的要求,公司董事會決定取消發射計劃,並將員工撤離了拜科努爾。俄羅斯政府隨後扣押了這 36 顆衛星。

OneWeb 在最新報告中稱,在截至 3 月 31 日的過去 12 個月裡,該公司收入 960 萬美元,總體虧損 3.9 億美元。OneWeb 還表示,衛星發射失敗並被扣押造成的資產減值達 2.3 億美元。

隨著OneWeb進入破產程序,英國的衛星互聯網進程無疑將遭遇重大挫折。

Starlink

早在2015年1月,SpaceX CEO埃隆•馬斯克(Elon Musk)就宣佈了Starlink“星鏈”衛星互聯網服務項目,計劃發射超過1.2萬顆衛星。該項目旨在為世界各地的用戶提供高速互聯網接入,特別是在農村和偏遠地區。

而得益於SpaceX的火箭回收技術,SpaceX可以以相對的低廉的價格將衛星送上太空,並且可以一次發射60顆衛星。馬斯克曾表示,最新的獵鷹9號在幾乎不需要翻新的條件下可以完成10次發射任務,在可翻新的條件下能完成100次發射任務。


當地時間9月4日,SpaceX的一枚“獵鷹9號”火箭從佛羅里達州東海岸的卡納維拉爾角太空基地發射升空。此次發射,將51顆星鏈衛星送上了太空。此次發射後,SpaceX累計發射了3000多顆星鏈衛星,其中包括原型衛星和不再運行的測試衛星。根據SpaceX的預計,Starlink將於2027年完成全部部署。


△根據預計,SpaceX的整個星鏈計劃的衛星製造及發射需要的總投入將達到274.28億美元。

目前Starlink衛星互聯網服務已進入36個國家/地區使用,註冊用戶已經超過50萬,可以提供1Gbps左右的上網服務(20年前的銥星的數據傳輸速度只有2.4KB/s)。

近期,Starlink還下調了衛星上網服務價格,比如目前荷蘭的房車星鏈訂閱服務費用已由此前的每月 124 歐元下降至 105 歐元,英國的星鏈訂閱服務費用由此前的每月 89 英鎊下降至 75 英鎊,德國的星鏈訂閱服務費用由此前的每月 100 歐元下降至 80 歐元,墨西哥的星鏈訂閱服務費用由此前的 2299 墨西哥元下降至 1100 墨西哥元(約合人民幣383元),智利和巴西的星鏈訂閱服務費用則降低了約 50%。

Project Kuiper

亞馬遜在2019年發佈了Kuiper項目,旨在部署一個大規模的寬帶衛星互聯網星座。2020年,美國聯邦通信委員會(FCC)批准了亞馬遜Project Kuiper星座計劃。

Kuiper項目計劃投入數十億美元將3236顆衛星送入軌道,其中784顆衛星位於367英里(590公里)的高度,1296顆衛星位於379英里(610公里)的高度,1156顆衛星位於391英里(630公里)的軌道,這些衛星將為地球上的地點提供數據覆蓋,範圍從北緯56度到南緯56度(世界上大約95%的人口生活在這個廣闊地區當中),來為全球用戶提供互聯網寬帶服務。


值得一提的是,亞馬遜首席執行官傑夫·貝佐斯(Jeff Bezos)也擁有火箭公司Blue Origin。另外,為了執行Kuiper星座計劃計劃,亞馬遜還專門從SpaceX挖來了星鏈計劃的副總裁拉吉夫·巴季亞爾。

有限的衛星低軌道和頻段資源

中高軌道所能提供的通信能力有限,主要作為地面通信的補充和延伸,低軌道衛星則能提供全球性的移動互聯網服務,目前申請的低軌衛星星座大多位於700km-1500km。

根據ITU,衛星的可用頻段可劃分為L、S、C、X、Ku、Ka等頻段,目前大部分的頻段資源已被移動通信、雷達、衛星通信等業務佔用。低軌衛星沿著不同軌道飛行,相對於地球同步軌道的唯一性,低軌衛星的軌道資源緊缺性沒有那麼突出,而頻段資源的稀缺性較為緊張。

一些國家申請了大量的衛星軌道和頻段資源,但大部分的申請者不具備構建完整星座的能力,而ITU為了不讓這些資源成為“紙面衛星”,規定申請者需要在一定年限內發射衛星。

預計未來那些具備穩定衛星製造和發射能力的公司能夠鎖定住更多的資源,而衛星發射能力弱而佔據資源的申請者也存在出於商業目的交易頻段資源的可能性。

從戰略意義上來看,考慮到低軌衛星軌道先佔先得,一旦在整個全球搶佔卡位中錯失機遇,後續將面臨無軌可用的風險。因此中國加快衛星互聯網的建設刻不容緩。

中國衛星互聯網進展

資料顯示,中國曆經了四代衛星、50年的研發經驗積累,中國已成為全球範圍內少數可獨立設計、研製大容量通信衛星的國家之一,我國在無論是衛星設計、製造還是火箭發射等關鍵環節都具備較強的產業基礎。

從火箭運載能力來看,以我國現役運載火箭中起飛質量最大、長度最長的火箭長征二號F(CZ-2F)火箭為例,該運載火箭可以實現將8.8噸的有效載荷送入近地點200千米、遠地點350千米、傾角42°的地球近地軌道。若以低軌衛星載荷質量300公斤為基準進行粗算(假設衛星入軌分離提升將提升載荷使用率至100%),則我國運載火箭目前已具備一箭30星發射能力,按照象山發射基地年發射規模100發來進行測算,我國長期來看或將具備單年2000顆以上衛星的發射能力。

從衛星製造能力來看,我國或將具備年產1000顆以上衛星製造能力。比如,航天五院通信衛星事業部正在天津航天城建設批量衛星生產線,將實現年出廠130顆衛星的總裝能力,滿足鴻雁星座生產能力需求。另據國內衛星互聯網企業銀河航天官方宣佈,其已完成最新一輪融資,投後估值近80億元人民幣。銀河航天將在南通重點打造新一代衛星智能製造超級工廠,向年產300-500顆衛星邁進,該工廠建成後將是我國商業航天領域首條對標“星鏈計劃”——具備低成本、批量化製造新一代低軌寬帶通信衛星的智能生產線,有望把中國新一代衛星批產能力和美國的差距縮短到兩年內。

資料顯示,截止2018年底,國內已發佈的衛星星座計劃超過27項,其中由民營企業發起的星座項目就有14個。根據這些星座計劃相加,到2025年前,我國將發射約3100顆商業衛星。

比如航天科技集團的324顆衛星的“鴻雁”星座和航天科工集團的156顆衛星的“虹雲”工程和80顆衛星的“行雲”工程、銀河航天的“銀河系”AI星座計劃等等。

2018年12月22日,“虹雲工程” 首發星被送入軌道,標誌著我國低軌寬帶通信衛星系統建設邁出實質性步伐。

另上海蔚星科技運營的天基互聯星座項目,落地咸陽市,總投資92.3億元,將建成由186顆低軌寬帶通信衛星組成的星座。

民營商業航天公司運營的星座,主要有銀河航天的銀河Galaxy星座,計劃發射衛星約1000顆,遙感衛星星座靈鵲和“星時代”AI星座計劃也將分別發射378顆和192顆。

由於衛星互聯網屬於信息基礎設施的通信網絡基礎設施範疇內,信息基礎設施主要是指基於新一代信息技術演化生成的基礎設施。2020年4月,衛星互聯網首次納入“新基建”範圍,意味著衛星互聯網建設已上升為國家戰略。

不過從目前國內衛星互聯網的發展來看,雖然相關的從業企業數量不少,但都是各自為戰,規劃的衛星星座中的衛星數量也遠低於國外SpaceX的規模。

2021年4月,國資委發佈公告,經國務院批准,新組建中國衛星網絡集團有限公司。據悉,中國衛星網絡集團有限公司由國務院國資委代表國務院履行出資人職責,列入國務院國資委履行出資人職責的企業名單。據新華社報道,中國衛星網絡集團有限公司將是第一家註冊落戶雄安新區的中央企業。

此次由國資委組建中國衛星網絡集團,主要目的之一就是為了解決目前各類星座的亂局,擰成一股繩,勁往一處使,以期滿足我國構建全球寬帶衛星通信網絡的重任。

在中國衛星網絡集團有限公司成立大會上,國務委員王勇強調,組建中國衛星網絡集團有限公司,是立足國家戰略全局、順應科技產業變革大勢的重大舉措。其中特別提到,要做好頂層設計和資源整合,加強科技攻關,著力提高全產業鏈創新能力和整體效能,確保系統安全穩定、自主可控。

業內人士認為,由國資委組建中國衛星網絡集團有限公司,在統籌規劃下,我國衛星通信的發展無疑將進入快車道,通過集中力量辦大事的制度優勢,快速構建一張更為強大的中國衛星互聯網,以便能夠更好的應對未來的國際競爭。

今年7月,中國衛星導航系統管理辦公室發佈消息稱,中國兵器工業集團有限公司、中國移動通信集團有限公司、中國電子科技集團有限公司以及國產手機廠商,聯合完成了國內首顆手機北斗短報文通信射頻基帶一體化芯片研製,實現了大眾智能手機衛星通信能力。

8月26日,中國移動研究院攜手中興通訊、交通運輸通信信息集團、中國移動北京公司等產業夥伴共同發佈全球首個運營商5GNTN(non-terrestrialnetwork,非地面網絡)技術外場驗證成果,實現了文字短消息、語音對講等業務測試,ping 64字節時延約4s,短消息業務功能正常,語音對講清晰流暢,性能符合預期,基本具備商用可行性。

衛星互聯網產業鏈

通信衛星產業鏈包括上游的衛星製造、衛星發射、地面設備;中游的衛星運營及服務;為下游業務提供技術和數據支持,涉及眾多領域業務,主要包括大眾消費通信服務、衛星固定通信服務和衛星移動通信服務等。



△資料來源:賽迪顧問《“新基建”之中國衛星互聯網產業發展研究白皮書》(2021 年),華泰研究

在衛星製造元器件領域,從上市公司角度來看,相控陣T/R芯片廠商包括鋮昌科技,SoC/FPGA等數字處理芯片廠商包括歐比特、復旦微電;華力創通較早的參與了我國天通一號衛星移動通信系統的建設,研製了適用於我國天通衛星通信系統的基帶芯片,並推出了多款移動衛星電話;合眾思壯則是北斗導航行業龍頭企業之一,主營業務為高精度衛星導航技術為基礎進行相關的芯片等產品。

此外,在衛星配套製造方面,國內廠商還有北京軒宇空間、斯北圖、科創航天、中科億海微、微焓科技、天銀星際、北京航天創智科技、國科賽思等。

在衛星總體制造方面,國內廠商主要有中國航天、微納星空、上海埃依斯航天科技、智星空間、零重力實驗室、航升衛星、天儀研究院、歐科微航天、深圳航天東方紅海特衛星等。


△資料來源:信索諮詢《中國商用航天市場及搭載實驗前景預測》(2019 年),華泰研究

在衛星測控方面,國內廠商主要有宇航智科、信成未來科技、中科天塔、航光測控、航天時代電子技術、牧星人航天科技、西安遠控信息科技、天鏈測控、北京航天測控技術、陝投集團、西安寰宇衛星測控與數據應用等。

在衛星通信運營方面,國內廠商主要有航天通信控股集團、中國衛星通信集團、亞太衛星、航天行雲、中國電信、信威通信、銀河航天、華訊方舟、九天微星、航星光網空間技術等。


△資料來源:信索諮詢《中國商用航天市場及搭載實驗前景預測》(2019 年),華泰研究

衛星遙感運營方面,國內主要廠商有世紀空間、長興衛星、歐比特、國星宇航、愛太空、空天創客、起源太空等。

衛星遙感應用方面,國內的主要廠商有天潤科技、珈和科技、旋極科技、航天宏圖、立得空間、天地智繪、開採夫科技、佳格、中科遙感、航天泰坦、航天世景、雲遊九州等。

衛星通信應用方面,國內主要廠商有凱睿星通信息科技、飛天聯合、航廣衛星、華力創通等。

衛星導航應用方面,國內廠主要有振芯科技、北斗星通、合眾思壯等。

在通信衛星地面設備領域,中國參與者主要集中在天線、移動終端、地面接收站等產品研製和系統軟件集成等領域,上市公司包括中國衛星、海格通信、華訊方舟。

編輯:芯智訊-浪客劍 部分資料來源:天風證券、華泰證券、知乎等



原文連結:https://inewsdb.com/其他/手機直連衛星時代開啟?華為、蘋果、星紀時代等/

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