【編者按】本文由作者授權轉載。

依托北鬥三号，華為首次将“衛星通信”帶入了智能手機領域，标志着智能手機已經進入“太空新賽道”。

那麼到底什麼是衛星通信？為何手機廠商會和衛星聯系在一起？到底是噱頭還是突破？是不是所有手機都能夠直連衛星？衛星通信有哪些優勢？答案就在這篇文章中。

啥是衛星通信？

衛星通信就是地球上（包括地面和低層大氣中）的無線電通信站間利用衛星作為中繼而進行的通信。

結合此次手機直連衛星的使用場景來說，就是地球上的終端設備（手機）直接連接太空裡的衛星，進行文字傳輸（發短信）。具體定義後面會說明。

衛星通信和運營商蜂窩網絡通信的核心區别就是它不需要地面基站，直接利用衛星作為中繼接收和轉發信号，并将無線電信号放大，實現手機、衛星、地面站之間的通信。

身在太空中的衛星咋幫地球人？

首先我們要知道，衛星的軌道按距離地面的高度分高中低三種，位于相應軌道上的衛星分别稱為高軌衛星、中軌衛星和低軌衛星。

衛星距離地面越高，覆蓋的區域越大，一顆高軌衛星可以覆蓋地球表面的近1/3，所覆蓋區域内的地、海、空均能夠進行相互通信。

不過，衛星越高傳輸距離越遠，所以高軌衛星相較與其他軌道衛星而言信号的傳輸損耗最大，需要通過增大天線的體積來增強信号，高軌衛星的技術實現、制造難度、制造成本也是最高的。

雖然高軌衛星距離地表最高，但由于體積比低軌衛星大了近100倍，所以信号落地強度不會有太大變化，而且是三者當中最不容易受外界影響的。

從理論角度，相比于地面通信，衛星通信的優勢還是很明顯的：

手機衛星手牽手，是噱頭還是突破？

目前人類的任何無線通信系統，都是基于無線電磁波進行通信的。

無線電磁波的重要參數就是頻率，每個頻率，都被規定了對應的用途，任何人占用都是違法行為。

所以手機如果要和衛星通信，第一個要考慮的就是：用什麼頻段？

其實，答案就在我們新買的手機上，大家有沒有想起手機背面的藍色标簽。

這個标簽意味着國家對該産品使用無線電工作頻率的範圍和要求，那麼手機可用的頻段有哪些呢？

第一種，是運營商的蜂窩通信系統工作頻率（也就是基站的工作頻段）；

第二種，是Wi-Fi和藍牙；

第三種，就是衛星定位系統的工作頻段。

所以，理論上我們的手機都支持GNSS衛星定位，可以收發衛星信号。比如中國的北鬥衛星。

但~~是

衛星定位系統頻段 ≠ 衛星通信頻段

衛星通信屬于空間無線電通信，已經超出了一個主權國家的無線電管理能力。因此，對衛星通信工作頻率資源的使用，是要向國際電聯無線電通信組（ITU-R）進行申請的。

衛星通信工作在微波頻段，其頻率範圍為1GHz~40GHz，目前在售的民用手機是不支持通信衛星無線工作頻率的，自然就無法和衛星進行通信。

“進化”手機 or 給衛星電話“減負” ？

那把這個頻段加到手機上是不是就可以了呢？

不是不可以，但意義不大。如果基站方式滿足你的日常通訊需求，你願意拿着一個功能少費用高且又大又沉的熱得快嗎？（發射功率和産生熱量成正比）

手機對通信頻段的支持，不是加個頻段這麼簡單；衛星通信民用化，也不是在衛星電話的基礎上進行改造那麼容易。

它涉及到芯片、基帶、射頻、軟件、通訊協議等多方面改進，是一個龐大且複雜的工作，并要契合使用場景。

北鬥的“淩波微步”讓手機與衛星更進一步

前面提到的北鬥衛星是定位導航衛星，嚴格意義上來說并不是通信衛星。不過，我們國家的北鬥衛星除了定位、導航外，多了一個短報文功能：除了位置信息之外，還可以進行短消息通信，這個功能在全世界獨一無二。

所以，目前民用手機所謂的“衛星通信”就是指的這個。借助北鬥定位衛星的短報文通信通道，在緊急情況下，發送短信，進行應急通信，它和普遍定義的衛星通信還是有很大區别的，比如專用的衛星電話，是可以打電話和使用數據業務的。

我們真的需要動用衛星嗎？

目前的蜂窩通信方式是可以滿足人們日常需求的，技術上的不斷突破和創新，是不滿足于99分，這是探讨手機連接衛星的前提。

如果手機隻是使用基站連接通信，首先要盡量實現基站覆蓋。地球71%是海洋，水域上很難像陸地一樣建站；剩下不到30%的區域，沙漠、森林、山脈也并不都适合建站，所以通過基站很難實現手機信号的全覆蓋。即使适合建站，倘若發生地震、海嘯等自然災害，當基站遭到破壞後手機便失去了與外界聯絡的功能。

當可用資源有限時，當災難随時可能出現時，通過手機直連衛星通信的意義重大，不僅可以覆蓋森林、沙漠、海洋等區域，還能在災難發生、基站被破壞、野外遭遇意外時通過衛星通信提供緊急通訊功能，這無疑在挽救一個甚至無數生命。

此次四川甘孜州泸定縣發生6.8級地震後，電信設施損壞，移動信号基站受毀，救援信息正是通過衛星無線電測定業務系統進行收發的。

衛星通信中網絡協議的研究與改進

衛星通信其實是數據通信網絡的一種重要形式，傳統上是作為“通信子網”，即隻支持網絡層以下的功能。

内容截取自《科來網絡通訊協議圖2022版》

信息即使傳到了太空，依舊無法擺脫“協議的引力”，網絡層以下各層的數據包傳送業務需要XTP壓縮傳輸、L2F第二層轉發、MPLS多協議标簽交換等衆多協議的支持，這些協議均可以在《科來網絡通訊協議圖2022版》進行查詢。

其中TCP傳輸控制協議與IP協議一起構成了衛星通信中的主要協議。但由于衛星信道的特點有别于地面信道，如長時延、高誤碼率等，使得适用于地面網絡的TCP協議不能很高效的為衛星網絡服務。随着人們對衛星通信相關服務需求的提升，TCP協議亟需針對衛星信道的特點予以改進。

目前已經提出了多項改進機制，其中包括：

• 急速恢複的改進機制，來抑制擁塞窗口的逐漸降低和TCP-Peach 性能的惡化；
• 新的TCP-Peach算法，通過觀察确認信号達到的情況進行準确的帶寬估計，在收到3個重複确認信号時根據估計帶寬設置擁塞窗口和慢啟動閥值。

衛星通信具有重大的戰略及經濟意義，由于TCP/IP協議在衛星通信中能夠更有效地為“空天地”提供數據傳輸業務，所以針對TCP/IP協議的研究與改進仍在進行，這也從側面說明了網絡協議的發展代表着網絡技術的發展。

科來對網絡協議方面的研究與探索從未止步，精準解析超萬種協議及應用，自2008年以來伴随網絡技術發展更新叠代《科來網絡通訊協議圖》，旨在通過全流量全協議解析提升數據價值，幫助用戶提升核心競争力。科來相信，所有創新的技術，即使向上能“捅破天”，也源自向下“紮根”的孜孜不倦。

在頻譜及衛星軌道資源有限的大背景下，早布局早研究早發展是中國衛星通信的重要方向，在激烈的國際競争中，推動以科技創新為核心的全面發展是适應和引領我國經濟發展的新态勢。

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