过去两年间,卫星通信功能俨然成为了智能手机圈的一个大热点,几乎每一个厂商的旗舰机型发布会上都少不了它的身影。然而有的朋友可能已经发现,无论是哪家国内手机厂商的卫星通信功能,似乎都少不了中国电信的身影,而在海外市场,谷歌Pixel系列的卫星通信服务商是Skylo,苹果iPhone的卫星通信服务商则是Globalstar。
那么到底有没有真正意义上的手机直连卫星互联网呢?答案其实是有的,马斯克旗下SpaceX推出的手机直连卫星功能(DTC,Direct to Cell),就是一个能让手机直接链接Starlink卫星的技术。然而遗憾的是,DTC很有可能会在襁褓中就夭折,目前美国电信运营商AT&T、Verizon,欧洲电信运营商沃达丰、Orange、西班牙电信都携手站在了SpaceX的对立面上。
据悉,上述电信运营商向美国联邦通信委员会(FCC)提出申请,要求驳回SpaceX关于豁免功率限制的请求,理由是这可能给地面移动网络带来有害的干扰。他们表示,“出于欧洲移动客户、网络运营商和服务提供商的利益考虑,手机直连卫星的解决方案必须遵守既定的-120 dBW/m2/MHz规定,任何卫星网络提供商必须在获得授权之前严格遵守这一要求。”
SpaceX与这些电信运营商矛盾的焦点,在于前者希望取得FCC的豁免,从而突破等效功率通量密度(EPFD)限值,才能为用户提供更好的覆盖。而电信运营商方面则认为SpaceX的DTC会干扰地面移动通信,某些场景下会导致移动通信网络的下行吞吐量平均下降18%。
没错,虽然同样都是在做天地通信,但电信运营商与SpaceX的技术路线是有差异的。以往的卫星电话为什么需要一根显眼的天线,是因为高轨道的卫星离地球表面有数万公里,所以导致终端要加大接收的增益,才能够接收到卫星发出的数据。目前手机上实现的卫星通信功能其实都是基于电信运营商实现的,它们的技术原理与卫星电话如出一辙。
得益于高性能内置天线、基带射频芯片的一体化和小型化、卫星核心网与移动核心网联通,以及信令协议转换等关键技术的突破,手机厂商才能够将通信模块做得足够的小,进而塞到手机里。这也是为什么有些厂商的旗舰机型会单独推出一个卫星通信版本,就是因为硬件规格不太一样。
问题在于,这种卫星通信其实是有局限性的,因为会被卫星的性能限制。比如国内厂商使用的天通1号卫星上下行速率总带宽为30MHz,只支持5000人同时打电话,如果用的人多了就可能就会出现延迟、丢包的情况,一如当年的拨号上网。
一个只能发短信、打电话的卫星通信,又如何奢谈卫星互联网呢?然而通信可是一门暴利的生意,拥有Starlink的马斯克自然也想从电信运营商手中分到一杯羹。按照SpaceX的说法,DTC不同于传统的卫星移动通信,该系统是直接与地面通信系统用的普通手机进行通信,使得现有的LTE手机就能实现“向上捅破天”。
SpaceX的DTC基于现有蜂窝移动通信技术、直接使用地面通信技术和频段,星链卫星可以被视为是布置在天上的“基站”。不过为了实现用户手里的手机不需要改变,SpaceX选择了改造星链卫星,目前只有星链V2 Mini卫星才能作为“基站”。它的天线阵列不仅使用了波束成形技术,面积也高达6.21平方米,是普通星链卫星天线的31倍。
在SpaceX的DEMO中,普通手机连接星链卫星时的速率高达16.9Mbps,已经达到了4G网络的水平。不过即便星链V2 Mini的相控阵天线再强,毕竟也强不过地面上的基站,所以为了解决信号的衰减问题,SpaceX选择了加强信号的强度。然而为了避免NGSO(非静止轨道卫星)对GSO(静止轨道卫星)造成信号干扰,国际电信联盟制定了EPFD限值。
SpaceX、亚马逊蓝色起源认为现有的EPFD限值已经过时,频率利用效率低下,而Verizon等电信运营商则表示EPFD限值为现有通信网络提供了必要的保护。双方之所以会产生争议,核心就在于国际电信联盟在频轨资源获取上采用了“先占先得”规则,而如今这些电信运营商也对卫星互联网颇为眼热。
要知道在5G技术中是有基于3GPP的5G NTN(非地面网络),NTN的技术路线就是用卫星直接与用户的手机相连,地面上再架设信关站来作为网关,最终连接到5G核心网。AT&T和Verizon已经联手“美国低轨卫星第一股”AST SpaceMobile,准备提供基于LEO低轨的手机直连卫星服务,同时西班牙电信、沃达丰也与AST SpaceMobile有着紧密的联系。
同时在去年的世界无线电大会上(WRC-23)上,国际电信联盟决定正式对EPFD限制进行研究,业界预判其可能会在2027年的WRC-27上对EPFD限值做出向有利于类似Starlink低轨道卫星星座的决议。眼见SpaceX或将把先发优势固化,作为追赶者的这些电信运营商自然也就坐不住了。
没错,这一次SpaceX与电信运营商的争端背后,其实还是各方对于频谱资源的争夺。毕竟一旦SpaceX把DTC业务做起来,也就意味着一个新的全球化电信运营商出现了,它不再像Verizon那样局限于美国市场、也不像沃达丰一样仅限于欧洲,而是能够为全球用户提供服务,将会直接颠覆这个市场的现有格局。
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