编者按
空地融合将空中通信与地面通信进行有机结合，以实现广泛的网络覆盖和高效的数据传输，具有广阔的发展前景和巨大的应用潜力。近年来，商业航天的兴起、星载技术的发展，以及卫星制造和发射成本的大幅降低，为空地融合注入了新的活力。6G空天地一体化无线泛在愿景的清晰、ITU关于“手机直连卫星”频率规划的提出，明确了空地融合产业方向。为探索空地融合的现状、机遇、挑战和未来，通信世界全媒体特策划“6G引领，开启‘星’征程”专题报道，以期为产业发展建言献策。
近几年，由于5G手机销售增长乏力，消费级手机市场亟需新的技术热点引领，自华为、苹果等公司相继推出具备卫星通信功能的手机之后，越来越多的企业关注到卫星通信蕴藏的市场价值，争相加入“手机直连卫星”的市场竞争。MWC 2024（2024年世界移动通信大会）结束之后，卫星通信领域备受瞩目，多家运营商、芯片及终端厂商推出了自己的卫星通信产品。然而，鉴于卫星通信天然不受环境限制的特点，其在带来便利通信服务的同时，也给国家监管信息安全和网络互联互通带来了新的风险和挑战。
“手机直连”打开卫星互联网民用市场空间
以前提到“手机直连卫星”业务，多指为专业的卫星移动通信终端提供语音或短消息服务。随着全时、全域个人通信需求的不断增加，产业界目前已经达成共识：基于地面蜂窝移动通信技术的手机支持“直连卫星”技术将成为下一代移动通信发展的重要方向之一。2024年“手机直连卫星”技术已成为国内外市场重点关注和竞争的热点，预计未来“手机直连卫星”功能将成为消费级智能手机的标配。
智能手机企业加速转战卫星通信领域
智能手机企业转战卫星通信领域，本质上是希望在用户网络需求饱和、换机周期延长和行业整体创新节奏放缓的大背景下，找到新的差异化卖点，抢占市场份额。
自华为Mate50系列手机、苹果iPhone 14系列手机发布后，以华为和苹果为代表的国内外手机企业采用各种技术加速推出“手机直连卫星”服务，例如通过连接已经组网运行的卫星系统，在手机终端加装符合卫星通信协议的基带、射频芯片和天线，实现“手机直连卫星”服务，从短消息到语音通信，满足用户在无地面蜂窝网络覆盖区域的应急通信需求。
国内智能手机企业：自华为公司于2023年8月29日发布全球第一款支持卫星通话的主流智能手机——华为Mate60 Pro之后，从终端厂商到运营商再到卫星产业上下游企业均积极投入，抢占产业“高地”。2024年2月22日，小米发布Xiaomi 14 Ultra，该手机支持双向卫星通信功能，包含实时语音、双向短信业务，并实现了特定情况下的全球通信覆盖。无独有偶，荣耀也在今年年初发布了支持卫星通话的荣耀Magic6 Pro，后续OPPO、vivo等厂商也将在顶配旗舰产品上搭载这一功能。
国外智能手机企业：国内“手机直连卫星”业务发展如火如荼，国外智能手机企业也在加紧推出自己的产品。摩托罗拉在MWC 2023（2023年世界移动通信大会）上推出了一款名为Defy Satellite Link的小设备，该设备可让任何iPhone或安卓手机，通过蓝牙与卫星连接，实现双向卫星通信。2024年1月8日，美国SpaceX公司发射了一颗新的Direct to Cell卫星，该卫星使用T-Mobile频谱成功收发了第一条短信，使采用地面LTE标准的手机无需改动即可以实现卫星通信功能。SpaceX公司计划在2024年实现短信服务，在2025年实现语音、数据和IoT（物联网）服务。
手机芯片厂商助力智能手机实现卫星通信
以高通、联发科为代表的手机芯片厂商相继推出支持5G NTN（非地面网络）技术的新型芯片，这些芯片采用移动卫星服务频率，可助力安卓手机或智能硬件实现“直连卫星”。
国内芯片厂商：联发科继2023年发布 MT6825 5G NTN芯片组后，在MWC 2024现场又展示了新一代支持5G-A标准的NR-NTN卫星测试芯片，该芯片能通过Ku频段，搭配LEO（低轨道）卫星技术，为手机、汽车等多种终端设备提供超过100Mbit/s的宽带服务。同样在MWC 2024上，紫光展锐首颗5G IoT-NTN卫星通信SoC（系统级芯片）V8821，凭借在卫星通信前沿领域的技术创新，继获“中国芯”等国内权威奖项后，再次荣获国际权威机构GTI颁发的“移动技术创新突破奖”。
国外芯片厂商：作为全球芯片制造的龙头企业，美国高通公司推出多种支持“手机直连卫星”的通信芯片解决方案，其中高通212S调制解调器符合3GPP R17标准，支持IoT-NTN协议，支持S、L频段以及Qualcomm Aware 平台，可无缝衔接地面5G网络，让用户始终保持在线。在MWC 2024上，我国海信通信携手高通公司发布了5G NTN卫星手持终端。
多条技术路线实现“手机直连卫星”
目前，“手机直连卫星”的发展路径主要包括使用卫星运营商频率和地面运营商频率两种方式，由此形成了不同的技术发展路线。
采用卫星运营商频率。使用移动卫星服务频率的“手机直连卫星”业务，可依托已经组网运行的“铱星”“全球星”“国际海事卫星”“北斗”“天通”等卫星系统，通过在手机终端上加装符合卫星通信协议的基带、射频芯片和天线，实现“手机直连卫星”功能，满足用户在无地面蜂窝网络覆盖区域的应急信息通信需求。例如苹果、华为等手机厂商已率先发售支持“直连卫星”的手机，高通、联发科等芯片厂商也相继推出支持5G NTN技术的新型芯片，助力其他安卓系统手机或智能硬件实现“直连卫星”。
采用地面运营商频率。使用地面移动网络运营商频率的“手机直连卫星”业务，则要求卫星系统采用与地面移动网络一致的通信频率，融入地面移动通信协议体制，使用户无需更换现有终端，即可实现“手机直连卫星”。例如美国SpaceX、AST SpaceMobile、Lynk Global等卫星通信企业正在建立支持“手机直连卫星”功能的低轨卫星星座，并与T-Mobile、Vodafone等地面移动运营商合作，实现落地应用。
卫星运营商与地面运营商加强合作实现共赢
随着移动终端、物联网接入卫星通信网络的需求日益增加，卫星运营商与地面运营商的合作步伐正在加快。
国内运营商：目前中国卫星网络集团总体牵头，联合中国电信、中国移动、中国卫通、中国联通、中国信息通信研究院及博鼎实华等业内十余家相关单位，与中国通信标准化协会TC12 WG1工作组讨论通过了《基于5G的卫星互联网第1部分：总体要求》行业标准立项申请，将以地面移动通信网络技术标准、3GPP R17 NTN技术标准等为标准基线，形成包括核心网、承载网、接入网，以及操作维护系统等在内的总体技术规范。同时中国电信、中国移动、中国联通联合中国信息通信研究院、博鼎实华等单位牵头，业内十余家单位积极参与，在无线通信技术工作委员会（TC5）第60次全会上讨论通过了《基于非地面网络（NTN）的物联网窄带接入（NB-IoT）系列设备规范》（包括总体技术要求、卫星接入节点技术要求和测试方法、终端技术要求和测试方法）行业标准立项申请，将对标3GPP的R17 IoT-NTN卫星物联网窄带接入技术标准，研究制定接入网侧的完整系列行业标准。
国外运营商：国外主要推出采用地面移动网络运营商频率的“手机直连卫星”业务，通信卫星系统需采用与地面移动网络一致的通信频率，融入地面移动通信协议体制，使用户无需更换现有手机终端，即可实现“手机直连卫星”。美国SpaceX公司与地面运营商T-Mobile合作，复用T-Mobile的地面通信频率，提供基于星链卫星的直连通信服务，T-Mobile的用户将不必更换手机即可享受“手机直连卫星”服务。2023年4月，美国 AST SpaceMobile宣布打通世界第一个天基蜂窝语音通话，在AST BlueWalker 3号卫星的支持下，使用三星商用智能手机Galaxy S22，利用地面运营商AT&T的Band 5（850MHz）频段，在美国德州和日本之间打通了卫星语音通话。该方案验证了天基3GPP技术向地面超过80亿部存量手机提供应急通信的潜在服务能力。
“手机直连”技术对卫星互联网监管提出新挑战
私有卫星体制增加了监管的技术难度
作为一种新型通信方式，“手机直连卫星”通信的应用场景、业务类型、通信体制多种多样。当前，国外“手机直连卫星”通信服务普遍采用私有卫星通信体制，其信息封闭、技术保密等特点，极大增加了监管难度。从硬件角度出发，部分手机通过加装支持相关卫星体制的射频芯片、基带芯片、天线实现卫星通信服务，但这些芯片的调制方式、协议信令流程、使用频率、天线等参数均不对外公开，完全处于“黑盒”状态；从软件角度出发，哪些信息通过卫星通信传输，哪些信息采用地面蜂窝移动网络传输，由于信息封闭也无法获知。可见，从硬软件两个维度来看，“手机直连卫星”通信均存在被不法分子利用，进而危害国家安全的风险。
非法信息跨境传播威胁国家安全
目前全球主流的通信卫星根据所处轨道的不同，可分为高轨卫星和低轨卫星。两种卫星的通信方式虽有不同，但均存在非法信息经由卫星实现跨境传播的风险。
高轨卫星通信：高轨卫星的轨道是距离地面约3.6万千米的对地静止轨道，目前全球主流的高轨通信卫星大多不支持“星间链路”技术，卫星本身主要起到转发器的作用，通信链路需要经过地面信关站进行回程才能建立通信。在这种技术特点下，没有在国内正式商用的国外卫星通信服务，虽未在我国设立相应的信关站，但因为高轨卫星具有覆盖范围广、通信距离远的特性，所以仍存在卫星信号覆盖中国境内区域，使用未经批准的相邻国家信关站实现跨境通信，进而威胁国家信息安全的风险。因此，任何全球运营的国外通信卫星，如果通信信号可以覆盖我国，则均有未经批准使用卫星互联网服务的潜在风险，其卫星通信链路不受我国监管，将严重威胁国家信息安全、国土安全。
低轨卫星通信：低轨卫星的轨道是距离地面500千米～2000千米的近地轨道，在此轨道上，地面和卫星之间的通信传输时延可达到毫秒级，更便于提供“手机直连卫星”服务。目前全球主流的商业低轨通信卫星大多计划支持或者已经支持“星间链路”技术，在这项技术的支持下，卫星通信链路不必经由服务当地的信关站进行回程通信，而是可以在任意地区的信关站进行通信链路的建立。可以说，支持“星间链路”技术的卫星通信将带来更大的潜在安全风险。
多措并举保障卫星通信信息安全与互联互通
丰富卫星互联网风险管理手段
传统卫星通信需要使用专用终端，受众范围较小，而“手机直连卫星”技术能够使大众智能手机直接支持卫星通信功能，促使卫星通信用户量激增，因此应多角度评估并完善风险管理手段。
关键技术：加快验证境外卫星技术在我国境内使用的可能性，主动掌握过境卫星的频率及轨道资源使用情况，做好频轨信息储备。积极参与有关“手机直连卫星”技术研究的国际交流会，深入研究国外卫星私有通信体制内容，实时跟进“手机直连卫星”通信的最新技术发展方向，为后续论证检测方法奠定技术基础。
检测技术：针对可能存在的非法信息跨境传播、信息泄露等风险，对于卫星通信空间链路，开展无线电检测、信息拦截等技术手段研究，阻断非法信息跨境传播链条，防范信息安全隐患问题。对于大众智能手机，提高操作系统和软件的核查能力，通过操作系统漏洞扫描、应用软件敏感行为监控、芯片/模组“黑盒”测试、射频信号解调分析等技术手段，采用软硬件结合的方式从系统、应用、接口等方面开展检测，有效验证“非法手机直连国外卫星”的可能性。
技术标准：目前国外卫星私有通信体制不公开，我国可参考国内卫星通信体制，结合国外私有体制研究成果，规划和制定我国卫星技术标准体系，编制通用技术标准，适时开展关键技术测试验证，联合行业企业共同优化卫星技术标准内容，促进标准发布实施，夯实“产学研用”合作基础。
强化卫星互联网产业协同合作
不同于传统的卫星通信产业，“手机直连卫星”技术的引入将促进传统卫星通信产业链与蜂窝移动通信产业链结合，带来芯片、器件、天线等多个方向的技术融合。为了更好地保证我国合法的通信业务，拒绝“非法手机直连卫星”服务在我国使用，需要预先研判国外“手机直连卫星”通信可能对我国造成的影响，针对“手机直连卫星”通信全链条开展行业监管和安全威胁评估工作，加强风险管理应对策略研究。同时，协调有关部门，建立多监管部门的联合工作机制，做好企业制造、网络运营、政府监管、市场流通、用户使用各个环节的协同管理。此外，各监管部门需要做好对行业的资源许可、业务授权、设备合规等政策要求宣贯，提高卫星通信产业链上中下游企业在研制、生产、销售等环节的合法合规意识。
*本文刊载于《通信世界》
总第942期 2024年4月25日
第8期原文标题：《“手机直连卫星”产业现状及监管启示》
