卫星通信何时飞入寻常百姓家？「卫星是怎么通信的」

　　21世纪经济报道记者骆轶琪 广州报道

　　高端手机终端中开始配置卫星通信技术，让人们距离未来空天一体的通信网络时期似乎更进了一步。

　　当然从实践角度，目前关于这项技术的落地仍面临一系列难题，核心就是成本。终端自身的相关模块成本，消费者使用过程中的成本等，都是不可忽略的方向。

　　而从更长远的通信发展趋势看，包括卫星通信在内的空天一体网络部署是必然趋势，无论是海外进展迅速的星链，还是国内此前成立的星网集团，都正走在践行这一构想的路途之上。

　　近日，银河航天星座通信系统架构师林广荣接受21世纪经济报道记者专访，分享了身处这一趋势下，卫星通信产业链公司的思考和准备。

　　卫星通信的难点

　　近日华为和苹果先后发布了具备卫星通信功能的手机，虽然能够实现的信息传输能力有一定限制、也有所差异，但也隐约把未来更泛在、融合的通信方式逐渐代入了人们生活。

　　在林广荣看来，未来手机直连卫星或许将与宽带卫星互联网、地面移动通信互为补充，成为一种普及性通信技术。

　　目前来看，要实现这一能力的技术门槛并不低。林广荣向记者分析，要将卫星通信实现到手机终端中，首先要在保证一定通信速率的前提下，实现终端的小型化和轻量化。

　　“手机的用户体验决定了用户对其接受程度，也就是销量。像铱星手机和海事电话，天线体积已经只有一根小棒大小了，但用户可能依然无法接受；智能手机还需要将大显示屏、高性能处理、高清相机等与卫星通信集成在一起，这就更困难了。假如需要将Ka/Ku等高频段高速卫星通信集成进手机，天线射频的尺寸、重量等目前都无法满足手机这么小的终端要求，这些都是非常严峻的挑战。”他进一步分析。

　　林广荣指出，其次，手机要发射信号到卫星，尤其是高频通信，信号会有较大衰减；在持续高速通信条件下，耗电很大，会导致手机很快就没电。“对手机这种手持应用场景来说，要求做到终端功耗较低来保证用户体验，也非常困难。”

　　此外，手机终端的标准化也非常重要，它决定了整个产业链是否能够统一标准，通过规模量产极大降低终端成本，让卫星手机走进千家万户。因此需要卫星业界与地面移动产业界通力合作，让卫星与地面通信尽可能融合和标准化。

　　“在供应链协同方面，建议更多地去开发一些应用市场，来扩大应用市场的规模。成本其实我认为是没有问题的，因为中国工业产业基础其实是很有优势，只要相对规模化起来，成本就会下降。”他进一步补充道。

　　倘若以目前唯二可以实现卫星通信功能的两款智能手机来说，会发现华为和苹果具备的通信能力有一定差异。这背后因二者连接的卫星类型不同。

　　华为与高轨的国产北斗卫星进行连接，苹果则连接着低轨卫星。林广荣告诉记者，二者主要差别是信号频点、带宽、要求的收发增益功率、信号怎么解调处理等。“频点、带宽和收发增益会决定终端上的天线长什么样，频点越低、带宽越小、增益越低越便宜。”

　　具体来说，他指出，北斗的通信速率较低，仅限于定位及少量字节的短信发送。所以北斗可以做到天线和功耗非常小，装在手机中没什么问题。

　　“但这些应用与Ka/Ku频段的宽带通信不是一个概念，高频段的低轨宽带通信卫星可以为用户提供宽带网络服务，比如现在银河航天已经发射的低轨宽带通信卫星，通过卫星终端连接手机等，可以让用户进行互联网访问、视频通话、下载电影等，所以两者是不同的场景，要求也不一样。”林广荣进一步指出。

　　加速落地的必要

　　从长远角度看，空天一体的信息传输能力将是大势所趋。在此背景下，对空中的卫星发射部署变得愈发迫切，因为这将关乎未来的通信覆盖程度。这也是我们国家此前成立星网集团的原因所在。

　　这背后与国际上的相关管理规则有关。林广荣告诉记者，卫星与地面之间的通信、测控、数传等都是通过无线电进行传输，无线电频率可以理解为无线电传输的通道资源，频率资源也有类似交通规则的“无线电规则”进行管理，使用频率之前需要先申请，以保障各卫星的使用频率不会相互干扰。

　　“对于低轨卫星来说，轨道可以理解为卫星的航线，不仅有交通规则管理，同时由于频率干扰情况与卫星运行位置强相关，因此，轨道资源也需遵循‘无线电规则’管理，需要与频率资源一起申请，来保障卫星的运行安全和卫星的用频安全。”他进一步指出，频率和轨道资源的管理者是联合国专门机构国际电信联盟（ITU），其分配总原则是“先申报先使用”——谁先申报，谁就有优先地位。也即地位落后的卫星必须避免对地位优先的卫星产生有害干扰。

　　此前银河航天也提出推进实现“覆盖全球的天地融合通信网络”愿景。林广荣向记者表示，因此公司将加速可堆叠平板卫星、星上灵活调配的多波束相控阵技术、柔性太阳翼、数字处理载荷等核心技术攻关，并加速构建卫星低成本批量化制造能力，一步一个脚印向高速泛在、天地一体、万物互联的6G时代迈进。

　　“主流观点认为，6G时代，通信会向天地一体化融合发展，这必然要求卫星具备更强的能力。不管是手机直连卫星，还是其它形态的卫星终端，都会对卫星的天线提出更高要求，需要更强的性能来支撑一系列星上能力，这也对卫星的能源提出更高要求。银河航天现在布局的卫星上重点技术，如星上处理、毫米波相控阵和大能源太阳翼等，都是重点投入的方向，也是要迈进到6G技术体系里一些必要的技术储备。”他补充道。

　　探路场景的应用

　　当然，在走向未来空天一体的融合互通网络路途中，对于商业航天公司来说，探索应用场景落地也是必不可少的发展路径。

　　林广荣告诉记者，目前银河航天针对的场景方向主要包括：一是对卫星通信存在刚需或难点的场景，如针对山区和高湿度环境下的测试；二是针对未来主流通信技术方向的开拓，如低轨与5G网络的融合通信；三是针对行业应用场景的开拓，如低轨如何应用于电力、矿山、施工建设、物流运输行业等。

　　“具体的落地进度和研发进展、相关支持政策等都有关系，今年我们成功研发了动中通天线和可搬移信关站，就将场景开拓到了动中通（指卫星终端可以在移动中进行通信）领域，而且可以在没有固定信关站的地区进行测试验证。目前我们的场景更多是偏技术和应用示范，相信随着相关政策的支持在行业范围进行驱动，将实现更大范围的落地。”他补充道。

　　智能驾驶的加速落地进程中，也少不了相关通信和定位能力的补充。

　　不过林广荣告诉21世纪经济报道记者，对乘用车尤其是其在城市中的智能驾驶，主要依托的是车车和车路协同通信，卫星互联网主要作为5G的一个补充和备份手段，部分支撑车路协同，在偏远地区地面移动通信覆盖较差或无覆盖时，低轨卫星通信可起到较为重要的作用。

　　“对卫星互联网而言，更重点的反而是非城市道路的商用或特种车辆的泛在通信，如物流冷链货车在偏远道路的全时通信保障，或偏远矿山和工地的工程车辆自动驾驶或者远程操控。”他进一步表示，银河航天已研制了车载相控阵动中通终端，并完成实际跑车试验，也与相关单位等达成了战略合作，正积极探索低轨通信在各垂直行业中的应用前景。

　　长远来说，随着通信技术的快速迭代和融合发展，业内普遍认为，未来空天一体的大网进行融合将是大势所趋，目前手机终端将这一通信能力代入人们生活只是冰山一角，更多应用探索已经在路上。

　　（作者：骆轶琪 ）