伴随着手机直连卫星通信等技术的变革，卫星通信正在被加速普及到智能手机中，手机直连卫星已成为商业化卫星通信的重点发展方向之一。有业内人士认为，相较2023年，2024年可谓真正意义上卫星通信在智能手机上普及的元年。
以天通卫星系统——中国自主建设的第一个卫星移动通信系统为例，中国信息通信研究院预测，到2025年，直连天通系统的终端销量将超过2000万台；到2027年，中国卫星通信终端市场规模将达到10.2亿美元。
放眼全球，手机直连卫星通信技术目前发展到了哪一步？它将如何改变我们的生活？
手机直连卫星三种方案
卫星通信是一种以人造地球卫星为中继站来转发无线电波，实现两个或多个地球站之间通信的技术。手机直连卫星，是指手机与卫星（高轨或低轨）之间能够直接发送和接收无线信号，进行数据传输和数据交换，支持话音、短消息和宽窄带数据业务。
目前国际上主要有三种手机直连卫星通信方案。
一是基于现有蜂窝移动通信技术，手机无需任何改动，直接使用地面蜂窝移动通信技术和频段，卫星相当于空间“基站”，实现地面手机信号的转发。美国太空探索技术公司（SpaceX）发布的星链手机直连卫星服务即采用该方案。
二是基于专用通信协议和频段，需要定制手机终端，传输速率一般比较低，华为和苹果公司推出的Mate 50、Mate 60 Pro和iPhone 14系列手机采用该方案。
三是基于国际标准化组织第三代合作伙伴计划（3GPP）的非地面网络（NTN）技术路线，即采用3GPP的NTN标准协议，对芯片、终端、基站等进行全方位升级，是有利于实现国际通用协议的技术路线。美国全能空间公司（Omnispace）、高通等采用该方案。
美国在太空领域拥有一定技术优势，近些年持续推进手机直连卫星技术发展。
政策上，美国联邦通信委员会（FCC）正式通过《空间补充覆盖（SCS）》监管规则，促进地面移动通信运营商和卫星运营商之间的合作，推动智能手机用户在没有地面移动服务的地区建立通信连接。
产业上，苹果和美国卫星通信公司Globalstar合作，推出iPhone 14系列手机，实现手机直连卫星的最早商用。与此同时，AST SpaceMobile、SpaceX、Lynk Global等企业加快商业部署。比如，SpaceX不久前发布消息称，将提供手机直连卫星服务，并已与全球多家大型地面移动运营商建立合作伙伴关系，在各国开展通信运营业务。
中国产业链逐步成熟
中国作为手机用户大国，高度重视和支持手机直连卫星通信技术发展。多方努力之下，中国相关产业链逐步成熟，正在开启“手机直连卫星时代”。
目前，中国已向国际电信联盟（ITU）无线电通信组提交了卫星技术方案，推动5G卫星通信标准国际化；中国信息通信研究院在IMT-2020（5G）推进组推动成立NTN工作组，助力国内的NTN试验验证工作；手机制造商、电信运营商正积极开发和推广手机直连卫星通信技术……
频谱资源是支撑手机直连卫星通信的必备要素，工业和信息化部前瞻谋划手机直连卫星等新技术新应用的频谱政策，为新技术的快速发展提供有力的频谱资源保障；同时，也助力中国手机卫星通信产业国际化发展。
在工业和信息化部指导下，3月初，中国电信集团有限公司获得国际电信联盟批准，取得E.164码号（882）52及E.212码号（901）09，分别作为天通卫星业务的用户拨号码号和网络识别码号，这是中国电信企业首次获得用于卫星通信业务的国际电信码号资源。
据悉，中国电信依托“天通一号”卫星移动通信系统及网络，已在国内面向公众用户提供包括卫星移动语音、短信等在内的手机直连卫星服务。这次获批国际码号资源后，其可面向“天通一号”卫星覆盖区域的国际用户提供手机直连卫星通信服务，还能为海洋运输、远洋渔业、航空救援、旅游科考等多个领域提供稳定可靠的移动通信服务。
更灵活可靠的通信体验
在卫星制造及运营侧、地面移动运营商侧、终端侧、体制协议侧等产业链各方加速联合攻坚背景下，相较于专用终端，卫星手机终端拥有价格更低、更便携美观、业务开通更便利、资费更低等优势。
作为一项颠覆性的创新技术，手机直连卫星通信打破传统通信的局限，将为人们带来更为广泛、可靠、灵活的通信体验，在覆盖区域、通信质量及灵活程度等方面逐渐显现出优势。
覆盖广度方面，据国际电信联盟数据，全球大约三分之一人口（约26亿人）仍处于未接入互联网的状态，与5G等传统陆基通信方式相比，手机直连卫星通信相对不受地形与环境限制，可以为这些身处偏远和落后地区的用户提供服务，也能够在极端条件下向特殊用户提供移动通信服务，可在5G/6G层面与地面通信形成协同，实现全球宽带无缝通信。
支撑能力方面，相比于地面网络，手机直连卫星通信系统不易受地面基础设施的破坏或故障影响，在面对自然灾害或战争等紧急情况时，手机直连卫星通信的信号较为稳定，传输质量相对较高。
灵活可用方面，基于覆盖全球的卫星网络，手机直连卫星通信系统能够实现为任何人，在任何时间、任何地点提供灵活的通信服务；设置上，手机直连卫星通信可以迅速调整通信方向和覆盖区域，适用于临时性和紧急通信需求。
应用场景方面，面向行业用户的低轨卫星互联网应用，由于适用场景匹配度高、经济效益明显、项目推广容易等特点，将加速推进行业终端卫星通信创新应用，在面对应急通信等场景时可以很好地满足相关需求。而随着手机直连卫星通信商业模式的不断探索以及消费习惯的培养，通信功能将不再局限在传统通信终端，在智能汽车、穿戴设备、无人机等智能终端上，也将实现商业应用场景的进一步拓展。
可以预见，随着技术的飞速发展及产业链的不断成熟，未来手机直连卫星通信将在更广泛领域取得更为深入的发展。
仍需跨越的技术难关
总体而言，手机直连卫星通信技术前景可期，但要快速发展普及，仍要跨过一道道难关。
一是技术实现难度高。将卫星通信功能集成到手机中，需要在保证通信性能前提下，实现手机终端的小型化和轻量化。目前，高频段大带宽卫星终端的天线尺寸和重量较大，无法集成到手机终端中。此外，手机与卫星的通信距离较远，无线电信号双向通信会有较大衰减，特别是在持续高速率通信情况下，终端的耗电问题变得非常突出。
二是统一标准制定难。手机终端的标准化对于降低生产成本和推广卫星通信技术至关重要。当前卫星通信协议多为私有协议，尽管3GPP等标准化组织正加快制定手机直连卫星通信标准，但目前尚未形成统一标准。卫星产业与地面移动通信产业还需通力合作，制定卫星与地面移动通信融合的标准。
三是传输时延问题。目前手机直连卫星通信使用高轨或低轨卫星系统。对于高轨卫星系统，传输时延问题尤为关键，高轨卫星的单向传输时延可能达到250毫秒以上，将影响卫星与手机交互的时效性，对信令交互、实时性要求较高的通信业务产生影响。
四是可能存在的通信性能不稳定情况。对于低轨非静止轨道的卫星系统，由于手机连接的卫星相对于地球做高速运动，会导致严重的多普勒频移，从而影响通信性能。卫星覆盖区域中心和边缘的时延差异，也会对系统定时同步带来影响，可能导致用户间干扰。
五是目前手机直连卫星通信的成本相对较高。卫星研制、发射、维护和运营的成本较高。卫星通信需要特殊的硬件支持，如高性能天线、射频模块等，在做小型化和集成化过程中会增加相应成本。
