量子计算机|陈根：手机直连卫星，落地为什么这么难？( 二 ) 科学重器|重器

从手机产业角度来看，目前市场竞争激烈，手机同质化严重，急需新形态的技术帮助产业破局。多家厂商开始把新的竞争赛道定位到手机直连卫星通信技术，这是面向未来布局的重要一环，对实现网络+终端+场景全方位融合意义重大。

手机卫星通信还有多远？
从技术原理角度来看，卫星通信和运营商蜂窝网络通信的核心区别就是它不需要地面基站，直接利用卫星作为中继接收和转发信号，并将无线电信号放大，实现手机、卫星、地面站之间的通信。
手机跟卫星直连，就是手机直接能接受卫星的信号，如果卫星功率很大、能量很强，如果手机足够灵敏，就能收到卫星在天上发的信号。卫星越高，发射的信号就越难被手机接收，因此近年来很多企业都开始研制发射低轨卫星。但即便是低轨卫星，想要实现手机卫星通信的商业化，都不是件容易的事。
低轨卫星，距离地面更近，相较于高轨道卫星，更容易给地面用户提供信号服务。简单来说，就等于是把基站吊在了天上，虽然距离稍微远了点。不过，虽然低轨卫星实现了手机通信，但能提供的带宽速率却极低。
要知道5G的带宽速率能达到1Gbps ， 4G的带宽速率是300Mbps ，而此前T-Mobile卫星通信技术提供的带宽速率却仅有2-4 Mbps ，甚至只够打打电话、发发图片。而马斯克的传统星链主要使用卫星通信专用频段，基于已有的卫星数量优势，目前可以达到大约300Mbps的服务速率。
至于为什么手机不能实现更高的卫星通信速率，则和手机硬件有很大关系，尤其是天线的类型，现在的手机都是内置天线，专用的卫星电话，会有更大更醒目的天线。根据天线原理，天线的长度为无线电信号波长的1/4时，天线的发射和接收转换效率较高，比鞭状天线的信号收发能力更强的，是碟状天线，也就是大家常见的“锅” 。碟状天线，只要朝向对得准，就可以实现较好的通信效果。但问题是，哪部手机，愿意背着这样的“锅”？
所以，在目前卫星带宽速率受限的情况下，手机只能发送文本等小数据量的信息，无法实现高速上网。华为Mate50系列的“手机直连卫星” ，以及苹果即将推出的“手机直连卫星”都是“有条件”的“直连” ，且连接的是都是低速率的通信卫星，是有条件的在特定情况下使用的低频率、窄带的解决方案，支持短信、短报文这类小数据量的应用。因此，目前只是基于地面基站的移动通信的补充。
除带宽容量外，手机直连卫星也有时间和空间的限制。据苹果介绍，在能够清晰看到天空的环境中，用iPhone 14发送一条卫星消息用时不到15秒，而在树荫等有遮挡的地方可能需要几分钟。另据华为官网介绍，华为Mate 50 Pro需在空旷无遮蔽处使用。
随之而来的还有标准化问题。地面移动通信也就是手机通信由于面对的是普通消费市场，体量巨大同时又对价格非常敏感。这就驱动着手机的技术和通信体制，在从2G到3G ，再到4G和今天的5G的过程中，逐步地标准化。标准化有利于打破壁垒，促进互联互通并扩大市场体量。
然而，卫星通信各设备厂家间的标准互不兼容，将市场分割得非常碎片化，导致用户少，设备和运营成本高，这反过来又限制了用户的增加。

被期待的6G时代
虽然手机卫星通信依然面临诸多困难，但架不住技术的趋势。
当前，华为、苹果等公司的手机直连卫星完成了从0到1的跨越，手机厂商的纷纷入局，收购魅族的星纪时代公开表示，将推出全球首款直连低轨卫星的消费级手机；谷歌也已确认，在下一版本的安卓系统中提供手机连接卫星的功能；美国Space X公司与美国电信巨头T-Mobile US共同宣布成立技术联盟， 2023年开始通过T-Mobile向消费者提供手机直连第二代星链卫星的服务。在这样的背景下，更多终端产业链也开始关注手机卫星通信。