卫星网络连接到手机蜂窝通信的可能性分析

　　根据Lynk公司的研究，在全球任何特定时刻，全球52亿手机用户中的15%都没有连接。Lynk公司是第一家展示卫星到手机卫星星座的公司。 如果这些中断——远离地面信号的偏远地区，或者自然灾害后与手机服务的中断——已经成为过去，那会怎么样？ 随着卫星到手机服务成为一项可行的服务，这一现实正在到来，首先是由初创公司提供的，现在由主要的电信公司和手机运营商提供。将卫星直接连接到未经修改的手机上的救命和效率好处是显而易见的——人们将不再失去联系，也不再需要专门的设备来连接。 虽然卫星到蜂窝的初创公司Lynk和AST SpaceMobile已经享有早期的市场优势，Lynk刚刚获得FCC的许可，可以在国际上提供服务，但随着T-Mobile和SpaceX以及苹果和Globalstar之间的合作协议，市场规模可能会更快。

　　T-Mobile是美国第二大无线运营商，拥有1.1亿客户，它正在与SpaceX合作，以便第二代Starlink卫星可以免费直接连接到运营商的手机。 t-Mobile无线网络技术与战略高级副总裁Karri Kuopamaki告诉Via Satellite：“现实是，地面蜂窝技术有局限性。由于土地使用限制、地形或技术限制，它无法覆盖任何地方。这使我们能够将覆盖范围进一步扩大到这些偏远地区。”。 Kuopamaki表示，该公司计划于明年晚些时候开始测试版计划，最初提供文本、图片消息和参与式消息应用程序，“目的是在未来几年内通过语音和数据覆盖来丰富服务”。该运营商补充说，不需要额外的设备，因为T-Mobile网络上的绝大多数智能手机都应该与新服务兼容。

　　苹果公司刚刚宣布，其通过Globalstar卫星网络提供的紧急SOS信息服务现已在美国和加拿大的所有iPhone 14机型上提供。该公司为全球约23%的智能手机用户提供服务，即12亿人，Android用户占72.6亿人的剩余市场。根据苹果公司的说法，iPhone 14的用户可以在头两年免费使用SOS功能。 努力让手机在卫星上运行并不是什么新鲜事，20世纪90年代早期由Iridium和Globalstar领导，后来由TerreStar领导，结果令人失望。 TMF Associates总裁Tim Farrar回忆道：“服务没有达到预期……你必须到野外去。你不能在树下、建筑物内甚至汽车里。”。

　　他指出，Iridium的第一批卫星电话用户是1999年初在饱受战争蹂躏的科索沃的记者，他们很快发现，在雨天或冬季，这些手机在室内无法工作。 几位消息人士表示，Iridium失败的耻辱尤其减缓了市场的发展，但今天，情况更加明朗，克服了许多技术障碍，尤其是手机本身。 Lynk的团队成员聚集在他们位于弗吉尼亚州福尔斯教堂的总部，Lynk在那里设计并建造了他们的LEO卫星，用于直接到标准的移动电话系统。

　　主要参与者验证的市场

　　卫星到设备的初创公司看好这一市场的未来，这是有充分理由的，因为苹果等行业巨头将为其用户提供这一功能。 Lynk联合创始人兼首席执行官查尔斯·米勒（Charles Miller）预测：“这将成为所有卫星中最大的类别。”。 根据米勒的说法，苹果公司通过卫星服务提供双向紧急SOS的计划验证了Lynk一直以来所知道的：人们会重视永不掉线。他的公司在2018年进行的内部市场研究发现，安全和安心是手机用户想要卫星到手机服务的首要原因。他补充道，这些动机可能会推动对这项服务的需求和接受。 米勒警告说，考虑到这是一项高资本支出投资，并不是每个竞争对手都会成为赢家，市场的成功取决于市场的速度以及为移动网络运营商（MNO）和客户提供良好的服务。

　　NSR研究支持这一点。NSR在其第三版5G via Satellite报告中表示，2021至2031年间，卫星到设备的直接市场价值将达到931亿美元。 NSR（Analysys Mason公司）首席分析师Lluc Palerm Serra指出，虽然Starlink/T-Mobile的宣布“制造了大量炒作”，但其他公司已经在卫星到手机服务方面工作了几年。 塞拉表示：“对于MNO来说，他们需要与竞争对手提供的服务质量相匹配，因此所有MNO都将与卫星运营商达成协议，提供无处不在的覆盖。”。 ABI Research的行业分析师安德鲁·卡瓦利耶（Andrew Cavalier）表示，他的公司目前还没有对市场进行收入预测，但该分析公司确实估计，到2027年，卫星到电话服务的连接量将达到680万。ABI Research最近对近地轨道（LEO）卫星服务行业的研究分析更深入地探讨了这一领域。

　　Cavalier表示：“随着3GPP标准的不断提高，通过5G核心网络将手机连接到卫星，行业参与者已经开始通过地面频谱和LTE将移动设备连接到卫星上，这一细分市场将迅速增长，连接数百万人。”。 不管未来十年卫星到手机的收入增长有多快，有一点是明确的：没有连接的市场是一个相当大的市场。在21年年中，世界上有一半以上的场所连接到固定宽带、无线或卫星宽带服务，在宽带通信市场上留下了很大的空白，因为没有服务和服务不足的场所和社区。ABI Research发现，到2026年，5.8亿人仍将无法使用手机，1.4亿房屋仍将无法通过固定无线接入，9.66亿房屋仍无法使用光纤。 AST SpaceMobile首席战略官斯科特·维斯涅夫斯基（Scott Wisniewski）表示：“当你谈论卫星蜂窝时，你正处于万亿美元无线市场的边缘。

　　Wisniewski表示，未来5至10年，5G运营的手机超过50亿部，资本投资近万亿美元，这一市场代表了卫星行业的数字，“这是一场不同的球赛”。“SOS这一非常有限的服务在市场上的接受程度证明了这是一个真正的市场。” 9月，Lynk和AST SpaceMobile都有理由庆祝。首先，FCC批准了Lynk的卫星到蜂窝服务，这是该公司推出商业服务所需的，这使该公司领先于市场。Lynk在太空中有六颗卫星，计划在年底前再发射三颗，2023年再发射六颗。 9月10日，AST SpaceMobile的测试卫星“蓝行者3号”（BlueWalker 3）发射入轨，成为有史以来部署到近地轨道（LEO）的最大商用相控阵，面积为693平方英尺。未来几个月，该公司计划与其移动网络运营商（MNO）合作伙伴，包括沃达丰（Vodafone）、乐天移动（Rakuten mobile）和Orange，开始直接对手机进行在轨测试。Wisniewski表示，该公司已获得监管部门的批准，可以在非洲和亚洲的七个国家提供商业服务，但要等到明年晚些时候再发射五颗卫星，该公司才能首次提供服务。

　　AST SpaceMobile的蓝行者3号卫星的相控阵。

　　应对频谱和技术挑战

　　Wisniewski认为，全球覆盖无处不在的关键是灵活的技术，可以支持多个频率，因为全球对齐的频率很少。“为了接入手机，你需要提供一系列频率，”他说。 尽管许多市场进入者依靠MNO或移动卫星服务（MSS）提供商的频谱来接触消费者，但潜在合作伙伴的领域有限。他们包括低地球轨道提供商Globalstar和Iridium以及地球静止轨道（GEO）的Inmarsat和EchoStar。OmniSpace是一家新类别的公司，其5G混合移动网络将依赖电信运营商的地面移动网络。

　　当被问及GEO参与者是否会追求卫星到蜂窝市场时，许多业内人士表示怀疑。Wisniewski表示，大多数GEO提供商“在卫星到蜂窝市场上没有很好的定位”，这不仅是因为GEO的延迟问题，还因为市场所需的复杂性和合作伙伴生态系统。 Wisniewski补充道：“没有人能做到这一点，这就是为什么我们做了这么长时间。”。 自2017年以来，AST SpaceMobile一直致力于其天基蜂窝宽带解决方案，包括在过去两年中与诺基亚合作开发旨在减少延迟的核心网络解决方案。与GEO卫星的500毫秒延迟相比，LEO通常有20到40毫秒的延迟。

　　Wisniewski表示：“虽然可以通过GEO发送短信或提供紧急服务，但使用当今50亿部手机，LEO是最好的解决方案。”。 尽管在实现卫星到蜂窝服务方面取得了进展，但仍存在一些技术挑战。 塞拉表示：“考虑到低功率水平，关闭与手机的连接是最大的挑战。这就是为什么这些卫星计划拥有巨大的天线。”他将频谱接入、频谱协调和干扰作为其他主要问题。 他补充道：“而且，对于那些试图使用MSS频段（Globalstar、Iridium和OmniSpace）的人来说，说服主流移动生态系统采用卫星频段也是一个巨大的挑战。”。 塞拉指出了两个积极进展的积极迹象——最近的第17版3GPP，全球5G标准的第三部分，以及将卫星纳入5G标准。 “芯片组制造商和智能手机品牌似乎已经准备好在未来的设计中加入卫星。

　　已经有多个测试证明了该模型的技术可行性，因此我们应该很快看到服务的增加。但不要期望性能与地面网络相匹配，因为连接到卫星的性能总是会更低，”他警告道。 可能的服务速度和类型取决于卫星到地面的距离以及使用的天线技术类型。米勒表示，与Lynk计划的300-400英里高空轨道相比，Globalstar星座位于距离地球800英里的更高LEO轨道上，使用的天线更小，链路余量更小。 Farrar指出，“链接预算越受限制，它给您提供的服务带来的负担就越大，这可能会限制您提供非常低的数据速率消息服务，而这正是苹果和Globalstar正在做的。” 公司可以通过在手机中安装功能更强的天线或在卫星上部署大型天线来改善服务来弥补这些问题。 频谱接入仍然是最大的障碍之一。

　　在9月FCC做出裁决之前，Lynk和AST一样，只能在美国境外发射。甚至像T-Mobile这样拥有频谱的电信巨头也面临着挑战。 研究科学家和工程师胡安·迪顿（Juan Deaton）指出：“T-Mobile计划中的服务有点过头了，因为他们在使用SpaceX所需的频谱之前，有很多监管障碍需要克服。“FCC规则制定过程需要一段时间，”他补充道。 卫星到手机的玩家也面临着使用非专用地面频谱的挑战。ABI Research的Cavalier表示，这样做“在试图实现这种共存方面效率非常低”。“如果他们要运营卫星服务，他们需要为该服务提供专用频谱”。 他指出，与地面系统相比，卫星系统固有的容量限制（设计/天线大小、星座大小和功率）更多。 Cavalier说：“卫星存在路径损耗和多普勒效应，这需要加以考虑，这使得卫星系统使用中频地面频谱的效率降低，同时监管还没有跟上这一趋势。”。 他预计，美国和联邦通信委员会（FCC）可能会批准新的无线电非地球网络，这些网络的公司拥有专用频谱，可以从卫星直接连接到移动链路，这可能比拥有地面频谱的公司更早。 Cavalier预测：“这不是一个既定的目标，这些公司需要克服很多困难。”。

　　商业模式：支付或不支付

　　在商业模式方面，公司采用不同的策略来吸引用户。苹果将在头两年免费提供服务。T-Mobile还表示，它不会对通过SpaceX的Starlink卫星获得的全部信息收取费用。还有一些市场进入者可能会选择为这项服务收费。Lynk和AST SpaceMobile通过MNO提供连接，MNO将自行制定直接向消费者销售的价格。 Farrar表示，大多数消费者都希望信息是免费的，因为他们习惯于将其作为移动计划的一部分，这将使服务成本由手机制造商或移动运营商承担。他补充道，要让消费者为一项服务付费，它需要“比他们从地面网络获得的服务更具可比性” 这符合T-Mobile和SpaceX的意图，即在2023年末，将紧急援助扩展到为美国用户提供文字和图片信息服务，随后将提供其他高带宽功能。

　　SpaceX的计划呼应了AST SpaceMobile的重点，即最终提供类似5G的服务，支持每秒数十兆比特的服务，并可能在室内工作。但一些行业专家强调，未来是数据，而不是语音服务。 一位经验丰富的电信高管表示：“数据平台是未来。即使在紧急情况下，语音也不如使用GPS发送短信有效。”。 其他消息人士强调，吸引数千万或数以亿计的人付费购买一项服务需要的不仅仅是短信。 Farrar表示：“这是一个很大的问题——期待类似5G的服务或在室内或在挑战环境中工作的服务是否现实。”。“我们必须拭目以待。最终，这一切都将取决于用户体验——提供了什么服务，人们准备为什么付费，以及是运营商、手机制造商还是最终用户。这是过去所有这些MSS系统的致命问题——服务体验是什么，人们准备为此付费吗？”

　　编辑：黄飞