編者按空地融合将空中通信與地面通信進行有機結合，以實作廣泛的網絡覆寫和高效的資料傳輸，具有廣闊的發展前景和巨大的應用潛力。近年來，商業航天的興起、星載技術的發展，以及衛星制造和發射成本的大幅降低，為空地融合注入了新的活力。6G空天地一體化無線泛在願景的清晰、ITU關于“手機直連衛星”頻率規劃的提出，明确了空地融合産業方向。為探索空地融合的現狀、機遇、挑戰和未來，通信世界全媒體特策劃“6G引領，開啟‘星’征程”專題報道，以期為産業發展建言獻策。
近幾年，由于5G手機銷售增長乏力，消費級手機市場亟需新的技術熱點引領，自華為、蘋果等公司相繼推出具備衛星通信功能的手機之後，越來越多的企業關注到衛星通信蘊藏的市場價值，争相加入“手機直連衛星”的市場競争。MWC 2024（2024年世界移動通信大會）結束之後，衛星通信領域備受矚目，多家營運商、晶片及終端廠商推出了自己的衛星通信産品。然而，鑒于衛星通信天然不受環境限制的特點，其在帶來便利通信服務的同時，也給國家監管資訊安全和網絡互聯互通帶來了新的風險和挑戰。
01
“手機直連”打開衛星網際網路
民用市場空間
以前提到“手機直連衛星”業務，多指為專業的衛星移動通信終端提供語音或短消息服務。随着全時、全域個人通信需求的不斷增加，産業界目前已經達成共識：基于地面蜂窩移動通信技術的手機支援“直連衛星”技術将成為下一代移動通信發展的重要方向之一。2024年“手機直連衛星”技術已成為國内外市場重點關注和競争的熱點，預計未來“手機直連衛星”功能将成為消費級智能手機的标配。
智能手機企業加速轉戰衛星通信領域
智能手機企業轉戰衛星通信領域，本質上是希望在使用者網絡需求飽和、換機周期延長和行業整體創新節奏放緩的大背景下，找到新的差異化賣點，搶占市場佔有率。
自華為Mate50系列手機、蘋果iPhone 14系列手機釋出後，以華為和蘋果為代表的國内外手機企業采用各種技術加速推出“手機直連衛星”服務，例如通過連接配接已經組網運作的衛星系統，在手機終端加裝符合衛星通信協定的基帶、射頻晶片和天線，實作“手機直連衛星”服務，從短消息到語音通信，滿足使用者在無地面蜂窩網絡覆寫區域的應急通信需求。
國内智能手機企業：自華為公司于2023年8月29日釋出全球第一款支援衛星通話的主流智能手機——華為Mate60 Pro之後，從終端廠商到營運商再到衛星産業上下遊企業均積極投入，搶占産業“高地”。2024年2月22日，小米釋出Xiaomi 14 Ultra，該手機支援雙向衛星通信功能，包含實時語音、雙向短信業務，并實作了特定情況下的全球通信覆寫。無獨有偶，榮耀也在今年年初釋出了支援衛星通話的榮耀Magic6 Pro，後續OPPO、vivo等廠商也将在頂配旗艦産品上搭載這一功能。
國外智能手機企業：國内“手機直連衛星”業務發展如火如荼，國外智能手機企業也在加緊推出自己的産品。摩托羅拉在MWC 2023（2023年世界移動通信大會）上推出了一款名為Defy Satellite Link的小裝置，該裝置可讓任何iPhone或安卓手機，通過藍牙與衛星連接配接，實作雙向衛星通信。2024年1月8日，美國SpaceX公司發射了一顆新的Direct to Cell衛星，該衛星使用T-Mobile頻譜成功收發了第一條短信，使采用地面LTE标準的手機無需改動即可以實作衛星通信功能。SpaceX公司計劃在2024年實作短信服務，在2025年實作語音、資料和IoT（物聯網）服務。
手機晶片廠商助力
智能手機實作衛星通信
以高通、聯發科為代表的手機晶片廠商相繼推出支援5G NTN（非地面網絡）技術的新型晶片，這些晶片采用移動衛星服務頻率，可助力安卓手機或智能硬體實作“直連衛星”。
國内晶片廠商：聯發科繼2023年釋出 MT6825 5G NTN晶片組後，在MWC 2024現場又展示了新一代支援5G-A标準的NR-NTN衛星測試晶片，該晶片能通過Ku頻段，搭配LEO（低軌道）衛星技術，為手機、汽車等多種終端裝置提供超過100Mbit/s的寬帶服務。同樣在MWC 2024上，紫光展銳首顆5G IoT-NTN衛星通信SoC（系統級晶片）V8821，憑借在衛星通信前沿領域的技術創新，繼獲“中國芯”等國内權威獎項後，再次榮獲國際權威機構GTI頒發的“移動技術創新突破獎”。
國外晶片廠商：作為全球晶片制造的龍頭企業，美國高通公司推出多種支援“手機直連衛星”的通信晶片解決方案，其中高通212S數據機符合3GPP R17标準，支援IoT-NTN協定，支援S、L頻段以及Qualcomm Aware 平台，可無縫銜接地面5G網絡，讓使用者始終保持線上。在MWC 2024上，大陸海信通信攜手高通公司釋出了5G NTN衛星手持終端。
多條技術路線實作“手機直連衛星”
目前，“手機直連衛星”的發展路徑主要包括使用衛星營運商頻率和地面營運商頻率兩種方式，由此形成了不同的技術發展路線。
采用衛星營運商頻率。使用移動衛星服務頻率的“手機直連衛星”業務，可依托已經組網運作的“銥星”“全球星”“國際海事衛星”“北鬥”“天通”等衛星系統，通過在手機終端上加裝符合衛星通信協定的基帶、射頻晶片和天線，實作“手機直連衛星”功能，滿足使用者在無地面蜂窩網絡覆寫區域的應急資訊通信需求。例如蘋果、華為等手機廠商已率先發售支援“直連衛星”的手機，高通、聯發科等晶片廠商也相繼推出支援5G NTN技術的新型晶片，助力其他安卓系統手機或智能硬體實作“直連衛星”。
采用地面營運商頻率。使用地面移動網絡營運商頻率的“手機直連衛星”業務，則要求衛星系統采用與地面移動網絡一緻的通信頻率，融入地面移動通信協定體制，使使用者無需更換現有終端，即可實作“手機直連衛星”。例如美國SpaceX、AST SpaceMobile、Lynk Global等衛星通信企業正在建立支援“手機直連衛星”功能的低軌衛星星座，并與T-Mobile、Vodafone等地面移動營運商合作，實作落地應用。
衛星營運商與地面營運商
加強合作實作共赢
随着移動終端、物聯網接入衛星通信網絡的需求日益增加，衛星營運商與地面營運商的合作步伐正在加快。
國内營運商：目前中國衛星網絡集團總體牽頭，聯合中國電信、中國移動、中國衛通、中國聯通、中國資訊通信研究院及博鼎實華等業内十餘家相關機關，與中國通信标準化協會TC12 WG1工作組讨論通過了《基于5G的衛星網際網路第1部分：總體要求》行業标準立項申請，将以地面移動通信網絡技術标準、3GPP R17 NTN技術标準等為标準基線，形成包括核心網、承載網、接入網，以及操作維護系統等在内的總體技術規範。同時中國電信、中國移動、中國聯通聯合中國資訊通信研究院、博鼎實華等機關牽頭，業内十餘家機關積極參與，在無線通信技術工作委員會（TC5）第60次全會上讨論通過了《基于非地面網絡（NTN）的物聯網窄帶接入（NB-IoT）系列裝置規範》（包括總體技術要求、衛星接入節點技術要求和測試方法、終端技術要求和測試方法）行業标準立項申請，将對标3GPP的R17 IoT-NTN衛星物聯網窄帶接入技術标準，研究制定接入網側的完整系列行業标準。
國外營運商：國外主要推出采用地面移動網絡營運商頻率的“手機直連衛星”業務，通信衛星系統需采用與地面移動網絡一緻的通信頻率，融入地面移動通信協定體制，使使用者無需更換現有手機終端，即可實作“手機直連衛星”。美國SpaceX公司與地面營運商T-Mobile合作，複用T-Mobile的地面通信頻率，提供基于星鍊衛星的直連通信服務，T-Mobile的使用者将不必更換手機即可享受“手機直連衛星”服務。2023年4月，美國 AST SpaceMobile宣布打通世界第一個天基蜂窩語音通話，在AST BlueWalker 3号衛星的支援下，使用三星商用智能手機Galaxy S22，利用地面營運商AT&T的Band 5（850MHz）頻段，在美國德州和日本之間打通了衛星語音通話。該方案驗證了天基3GPP技術向地面超過80億部存量手機提供應急通信的潛在服務能力。
02
“手機直連”技術對
衛星網際網路監管提出新挑戰
私有衛星體制增加了監管的技術難度
作為一種新型通信方式，“手機直連衛星”通信的應用場景、業務類型、通信體制多種多樣。目前，國外“手機直連衛星”通信服務普遍采用私有衛星通信體制，其資訊封閉、技術保密等特點，極大增加了監管難度。從硬體角度出發，部分手機通過加裝支援相關衛星體制的射頻晶片、基帶晶片、天線實作衛星通信服務，但這些晶片的調制方式、協定信令流程、使用頻率、天線等參數均不對外公開，完全處于“黑盒”狀态；從軟體角度出發，哪些資訊通過衛星通信傳輸，哪些資訊采用地面蜂窩移動網絡傳輸，由于資訊封閉也無法獲知。可見，從硬軟體兩個次元來看，“手機直連衛星”通信均存在被不法分子利用，進而危害國家安全的風險。
非法資訊跨境傳播威脅國家安全
目前全球主流的通信衛星根據所處軌道的不同，可分為高軌衛星和低軌衛星。兩種衛星的通信方式雖有不同，但均存在非法資訊經由衛星實作跨境傳播的風險。
高軌衛星通信：高軌衛星的軌道是距離地面約3.6萬千米的對地靜止軌道，目前全球主流的高軌通信衛星大多不支援“星間鍊路”技術，衛星本身主要起到轉發器的作用，通信鍊路需要經過地面信關站進行回程才能建立通信。在這種技術特點下，沒有在國内正式商用的國外衛星通信服務，雖未在大陸設立相應的信關站，但因為高軌衛星具有覆寫範圍廣、通信距離遠的特性，是以仍存在衛星信号覆寫中國境内區域，使用未經準許的相鄰國家信關站實作跨境通信，進而威脅國家資訊安全的風險。是以，任何全球營運的國外通信衛星，如果通信信号可以覆寫大陸，則均有未經準許使用衛星網際網路服務的潛在風險，其衛星通信鍊路不受大陸監管，将嚴重威脅國家資訊安全、國土安全。
低軌衛星通信：低軌衛星的軌道是距離地面500千米～2000千米的近地軌道，在此軌道上，地面和衛星之間的通信傳輸時延可達到毫秒級，更便于提供“手機直連衛星”服務。目前全球主流的商業低軌通信衛星大多計劃支援或者已經支援“星間鍊路”技術，在這項技術的支援下，衛星通信鍊路不必經由服務當地的信關站進行回程通信，而是可以在任意地區的信關站進行通信鍊路的建立。可以說，支援“星間鍊路”技術的衛星通信将帶來更大的潛在安全風險。
03
多措并舉保障衛星通信
資訊安全與互聯互通
豐富衛星網際網路風險管理手段
傳統衛星通信需要使用專用終端，閱聽人範圍較小，而“手機直連衛星”技術能夠使大衆智能手機直接支援衛星通信功能，促使衛星通信使用者量激增，是以應多角度評估并完善風險管理手段。
關鍵技術：加快驗證境外衛星技術在大陸境内使用的可能性，主動掌握過境衛星的頻率及軌道資源使用情況，做好頻軌資訊儲備。積極參與有關“手機直連衛星”技術研究的國際交流會，深入研究國外衛星私有通信體制内容，實時跟進“手機直連衛星”通信的最新技術發展方向，為後續論證檢測方法奠定技術基礎。
檢測技術：針對可能存在的非法資訊跨境傳播、資訊洩露等風險，對于衛星通信空間鍊路，開展無線電檢測、資訊攔截等技術手段研究，阻斷非法資訊跨境傳播鍊條，防範資訊安全隐患問題。對于大衆智能手機，提高作業系統和軟體的核查能力，通過作業系統漏洞掃描、應用軟體敏感行為監控、晶片/模組“黑盒”測試、射頻信号解調分析等技術手段，采用軟硬體結合的方式從系統、應用、接口等方面開展檢測，有效驗證“非法手機直連國外衛星”的可能性。
技術标準：目前國外衛星私有通信體制不公開，大陸可參考國内衛星通信體制，結合國外私有體制研究成果，規劃和制定大陸衛星技術标準體系，編制通用技術标準，适時開展關鍵技術測試驗證，聯合行業企業共同優化衛星技術标準内容，促進标準釋出實施，夯實“産學研用”合作基礎。
強化衛星網際網路産業協同合作
不同于傳統的衛星通信産業，“手機直連衛星”技術的引入将促進傳統衛星通信産業鍊與蜂窩移動通信産業鍊結合，帶來晶片、器件、天線等多個方向的技術融合。為了更好地保證大陸合法的通信業務，拒絕“非法手機直連衛星”服務在大陸使用，需要預先研判國外“手機直連衛星”通信可能對大陸造成的影響，針對“手機直連衛星”通信全鍊條開展行業監管和安全威脅評估工作，加強風險管理應對政策研究。同時，協調有關部門，建立多監管部門的聯合工作機制，做好企業制造、網絡營運、政府監管、市場流通、使用者使用各個環節的協同管理。此外，各監管部門需要做好對行業的資源許可、業務授權、裝置合規等政策要求宣貫，提高衛星通信産業鍊上中下遊企業在研制、生産、銷售等環節的合法合規意識。
*本文刊載于《通信世界》總第942期 2024年4月25日 第8期原文标題：《“手機直連衛星”産業現狀及監管啟示》
END
作者：中國信通院博鼎實華
金艦 季紅妍 王宇坤
責編/版式：王禹蓉
審校：王 濤 梅雅鑫
監制：劉啟誠
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