[技术前沿]2023年以后我们的手机再也不会出现“无服务”

2023年，您或您认识的人将能够通过太空发送短信。2022年底，硬件巨头华为和苹果发布了能够利用传统卫星通信网络发送短信的手机。AST SpaceMobile和Lynk Global这两家雄心勃勃的初创公司也开始搭建新的近地轨道（LEO）卫星网络，用于连接其覆盖区域以外的传统5G手机。

卢森堡大学SigCom研究小组的负责人西米恩•查奇诺塔斯（Symeon Chatzinotas）说：“让智能手机无需修改即可直接接入卫星将实现全球数十亿台设备的卫星接入。”

希望通过卫星连接的用户将不再需要诞生于20世纪90年代末的笨重且昂贵的商业卫星电话，不过新设备尚不具备传统的通话或高带宽数据流功能。尽管如此，卫星连接仍然非常有用。首先，如果有需要，无论身在何处，只要能清晰地看到天空，人们就可以通过发短信来寻求帮助。也就是说，他们的手机将拥有类似佳明inReach卫星通讯器等现有口袋设备的功能。

华为尚未说明其服务的开始时间，而苹果与Globalstar名为“卫星紧急求救服务”的合作已于2022年11月开始运营。截至本文撰稿时，Lynk Global已与23家电信提供商达成协议，将于2023年开始商业运营。AST SpaceMobile则表示，计划在2023年底发射首批5颗商业卫星，并与全球超过25家电信提供商达成正式或非正式协议，将于2024年开始商业运营。

这张渲染图展示了2022年9月10日发射的AST SpaceMObile BlueWalker 3测试卫星在天线完全展开时的样子。凭借64平方米的天线表面积，该卫星能够用作地表手机的远距离发射塔。

苹果、星链（Starlink）和T-Mobile在2022年第三季度公布了引人注目的卫星蜂窝连接功能，宣传了在任何地方进行任何类型连接的理念。不过，第一批服务不会那么顺利。苹果和华为最初都将连接更高轨道上的旧卫星，可能需要10多分钟才能建立连接。即使是较新的LEO网络（如Lynk Global的网络），目前也仅宣传卫星短信功能，尚未承诺语音或视频通话所需的高容量链接。

一名AST SpaceMobile员工（上图）在给 BlueWalker 3 卫星安装模块化天线阵列的测试单元；最张的阵列包括148个这样的单元。该模型（下图）展示了苹果的卫星紧急求救服务应用程序，借助它，可以在没有地面信号覆盖的地区发送紧急短信。
AST SpaceMobile表示，随着公司增加更多卫星，将由其移动网络运营商（MNO）合作伙伴决定是以小幅增长的方式向诸多用户推销短信或仅语音通话使用的带宽，还是向特定用户提供数据密集型服务。Lynk Global的首席执行官查理斯•米勒（Charles Miller）说，Lynk并不介意其竞争对手雄心勃勃的广告宣传,“他们孕育了市场。这只会让人们想要更多。”

之所以能打造这些新产品，是因为一些先进技术正在成熟。其中包括卫星制造成本的下降和卫星自身尺寸的缩小，所以现在制造比过去多得多的卫星也负担得起。有了更多的卫星，就可以将卫星送入地球上空300至600公里的低轨道。虽然每颗低轨道卫星覆盖的面积更小，但它们距离地面更近，功率更小的手机也能与它们建立连接。

另一项改进是软件定义无线电，即可通过卫星上运行的软件来调制不同波长进行收发的芯片。过去，收发如此大范围的不同波长需要不同的硬件。借助数字信号处理，这些芯片能够完成一系列复杂硬件才能完成的工作。“软件定义无线电意味着，相控阵天线可以在我们从一个国家切换到另一个国家时进行跳频。”米勒说。这项技术使得在更小的空间里封装更多的天线能力成为可能，Lynk将从相对较小的1平方米天线开始，并计划未来在其卫星上安装更大、更有效的天线。

AST SpaceMobile的首席战略官斯科特•威斯涅夫斯基（Scott Wisnie-wski）表示，更大的天线是AST战略的重要组成部分：“我们认为，对于低功率、低信号强度的手机通信而言，这非常重要。”AST计划部署大约400平方米的天线，这将是LEO最大的商业电信阵列。

即便如此，由于信号延迟更高，让手机与卫星而非手机信号塔通信并非易事。“手机的一切都是围绕5到10毫秒的时间同步来构建的。”威斯涅夫斯基说，“这对于0.25英里以外甚至是3英里以外的信号塔来说都没问题，但对于轨道来说就不行了。”AST正在与诺基亚和日本乐天开发硬件解决方案，让核心网络知道怎样等待更长时间的卫星信号。

2023年，苹果和华为将测试其配备新芯片的旗舰手机能通过旧通信卫星实现何种用途。与此同时，如果一切按计划进行，2023年春天，Lynk Global将向其MNO合作伙伴提供商业服务。AST可能会在太空中拥有第一颗商业卫星，但仍会对其进行测试和配置。

网络运营商“历来会问‘这怎么可能？’”威斯涅夫斯基说，“最近，他们更多的是问‘我们该如何充分利用它？我们何时可以用上它？每个市场的最佳市场战略是什么?’”对于生活在某些国家的人来说，2023年他们也许不再会被“无服务”这几个字困扰。

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