卫星通信
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2025/9/24 22:07
陈山枝谈手机直连卫星:打造开放产业生态,NTN体制具备双重优势
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C114讯 9月24日消息(苡臻)昨天,由国家无线电监测中心、湖北省经济和信息化厅、武汉市人民政府联合主办的2025中国无线电大会在湖北省武汉市拉开帷幕。

作为行业顶尖专家,中国信息通信科技集团副总经理、总工程师、科技委主任,无线移动通信全国重点实验室主任陈山枝博士(IEEE Fellow)应邀参会,并作了题为《从5G NTN到6G NTN--星地融合移动通信及手机直连卫星发展趋势》的主题报告。

陈山枝指出,伴随着低轨卫星通信的兴起,卫星通信的应用场景得到了极大扩展,但依然没有走出1G时代大哥大的商业困境。陈山枝指出,要想解决这个问题,“星地融合”是必然选择,而在3GPP技术框架下的“5G兼容、6G融合”将是最佳路径。

而手机直连卫星则是星地融合产业破局的关键。针对手机直连卫星三种不同的技术路径,陈山枝强调,我国应该全力发展5G NTN及手机直连卫星,积极探索星地网络的协同组网和运营,打造开放产业生态。作为信息通信领域内的中央企业,中国信科集团牵头5G NTN国际标准制定,开展了5G NTN设备研制和在轨验证,搭建6G星地融合原理验证平台,并连续四年发布“全域覆盖,场景智联”6G系列白皮书,在行业内得到了广泛关注和认可。

星地融合移动通信发展趋势:5G兼容6G融合

陈山枝指出,尽管1G至5G地面移动通信成就巨大,但还存在覆盖局限性;但受制于经济成本、技术能力等因素,偏远地区、海洋等存在大量通信覆盖空白,数字鸿沟问题突出。以我国为例,中国西北部面积占比56%,常住人口仅6.5%,偏远地区基站建设成本为城市10倍,后期维护成本超30%。而国外因移动通信覆盖造成的数字鸿沟问题则更为严重。

面对地面移动通信的覆盖空白,低轨卫星通信(以“星链”为代表)逐渐兴起,需求侧与供给侧均出现显著变化。需求侧方面,行业领域、个人消费及应急通信均对低轨卫星通信有明确需求,且低轨卫星相较高轨卫星具备低时延、低成本优势。供给侧方面,火箭发射技术进步、集成电路技术进步、卫星制造技术进步及通信技术进步,共同推动低轨卫星成本降低。

不过,当前卫星通信仍面临“理想很丰富、现实很骨感”的挑战。从经营现状来看,卫星通信用户数仍处于1000万量级。星链虽被摩根斯坦利预测至2040年全球注册用户或达2.92亿、市场占有率80%、单用户月均收入21美元、年度营收超700亿美元,但系统总建设成本将达2600亿美元,且业务需承受10年负现金流,预计2030年才有望“由负转正”。

“今天的卫星通信还没有走出1G时代大哥大的商业困境:终端贵、资费高、用户数量小。当前,手机用户买卫星通信更像是买通信保险。”陈山枝指出。“当前卫星通信面临的根本问题在于标准数量与规模经济的失衡。”地面移动通信从1G到5G标准数量持续减少收敛,形成显著规模经济优势;卫星通信技术体制众多且不兼容,导致成本高、规模经济难以实现。

针对这一问题,陈山枝于2018年提出发展卫星互联网的“5G兼容、6G融合”技术路径。“5G兼容”指卫星通信标准最大程度复用5G技术与规模经济,降低成本、实现差异化竞争优势,同时需推动频谱管理政策创新;6G融合是指6G标准制定一开始就构建卫星与地面蜂窝通信的统一无线空口、统一接入、统一认证方案,支持终端在卫星与地面间无缝切换及跨运营商漫游,实现全球引领。这一发展路径获国际认可,3GPP已推进5G NTN(非地面网络)标准,并明确6GDay1需纳入NTN设计。

手机直连卫星分析:技术路线、政策与产业实践

在星地融合背景下,手机直连卫星成为重要应用方向。

陈山枝指出,当前手机直连卫星,主要存在三种技术路线,差异显著。

第一种是“基于现有卫星通信体制”的路线:由手机厂商主导,终端为定制机,集成专用卫星通信终端模组(如华为Mate 60 Pro集成天通卫星模块),采用专用卫星通信协议与频段,依赖铱星、天通一号等既有星座。但手机需定制,无法迅速做大生态链,成本偏高、用户通信速率低,商用部署快,属于“新手机+旧卫星”模式。

第二种是“基于现有地面移动通信体制”的路线:卫星厂商主导,与地面运营商合作,支持4G/5G存量手机(无需改动),代表如Starlink GEN 2.0Mini、AST SpaceMobile。但对卫星的轨道、天线、通信频率等有更高要求(如ASTSM采用64m²天线阵列,带来了功耗问题,随之而来的太阳板增大、发射成本增高),卫星复杂度与建设成本高,实现难度大,属于“旧手机+新卫星”模式。

第三种是“基于3GPP NTN体制”的路线:遵循3GPP NTN标准,用户通信速率高,终端为3GPP NTN手机(芯片成本无变化),需新建星座。需协同组网、协议增强,但系统综合成本低,属于“新手机+新卫星”模式,具备技术先进与产业成本低的双重优势。

频率资源的获取是手机直连卫星发展的关键,国际层面已有相关规则与实践。从国际电联(ITU)无线电规则来看,主要有两种获取方式:一是选用有卫星移动业务(MSS)划分的频段,需履行ITU卫星网络资料申报、协调、登记流程;二是通过无线电规则4.4条款申报,选用地面运营商MNO(无MSS划分)频段,但不得干扰现有业务、不获保护,且ITU不鼓励4.4条款申报用于商业运营,正加严规则防滥用。

美国在手机直连卫星管理方面出台了新规,2024年3月,美国FCC通过《空间补充覆盖(SCS)》监管规则,在600MHz、700MHz、800MHz、1.8GHz、1.9GHz等频段新增卫星移动业务次要划分(仅限SCS应用),覆盖美国大陆及海外领地;要求卫星运营商持卫星网络许可证并与地面运营商签频谱租赁协议,手机终端无需额外申请即可获许可,为产业落地提供便利。

从产业实践来看,头部企业也在通过资源整合加速手机直连卫星布局。2025年9月8日,SpaceX宣布以190亿美元收购美国EchoStar的独家频谱资源及无线频率许可证,解决了Starlink手机直连卫星业务在用频合规性与自主性方面的痛点,改变了其此前依赖与T-Mobile等地面移动运营商合作的局面,推动Starlink从卫星互联网向全域通信服务商转型,将对全球卫星和地面移动通信产业格局与发展将产生深远影响。

发展手机直连卫星建议:打造5G NTN开放产业生态

陈山枝强调,当前手机直连卫星的核心痛点是“用户体验差、规模小”——高轨窄带系统(如天通)用户通信速率受限(约10kbps),先解决“有无”问题,应用局限大、难以支撑多媒体等常态化应用,应急事件期间并发用户数增加还会面临系统容量挑战,主要提供保底通信与应急通信服务;而5G NTN可实现用户通信速率高、延迟低,支撑户外直播等常态化场景,目标用户数达到亿级,助力偏远地区电信普遍服务(尤其海外市场),显著提升用户体验,解决“好用”问题。

为此,他提出“发展5G NTN及手机直连卫星,打造开放产业生态”的建议。

具体来看,在频率获取与许可方面,可申请MSS频率,或与地面移动网络运营商(MNO)合作实现频率共用;匹配发展节奏方面,5G NTN星座建设需2-3年形成组网服务能力,5G NTN手机芯片成本不变,而5G存量手机每3年换机(受电池限制),新上的手机也都是5G NTN了,可实现同步发展;场景创新方面,聚焦偏远地区、海岛、低空通信、机载/船载/车载等场景,同时结合国家战略并发挥中国手机厂家优势拓展海外市场,通过手机直连卫星惠及发展中国家解决数字鸿沟问题,释放规模经济效应。

同时,要打造开放产业生态:对比Starlink“设计-制造-运维-服务”的相对封闭生态,我国需构建开放体系——复用5G地面产业链降低成本,协同推进标准制定、技术研发、装备制造、运营合作等。“星链手机直连卫星虽处于试营阶段,但我国打造5G NTN开放产业生态仍有机会。”

此外,星地网络的协同组网和运营也是关键。卫星运营商可通过Ka/Ku频段发展宽带用户,MSS频段发展手机用户,还可通过与地面移动网络运营商(MNO)许可频段合作发展手机用户;与地面运营商合作时,需同步考虑营销渠道、计费结算、用户基数等,共享空间频谱、地面资源与客户资源,各自发挥优势,实现互惠共赢。

演讲最后,陈山枝还简要介绍了中国信科5G NTN相关标准主导和产业化工作的最新进展。在技术与标准层面,中国信科攻克星地融合关键技术,在3GPP主导制定5G NTN国际标准,共已牵头21项NTN项目,占比约1/3,全球排名第一,在ITU-T、ITU-R、CCSA、IMT-2030(6G)推进组等标准组织推进相关工作,提升了我国在卫星通信领域的国际标准话语权。在产业层面,中国信科成功研制5G NTN透明转发和星上处理的高低轨一体化宽带卫星通信系统,业界首次完成在轨环境下端到端技术试验验证与星地融合宽带业务,全面验证了5G NTN技术的可行性和先进性。同时,中国信科搭建基于轻量化云平台的6G星地融合技术验证平台,完成网络功能弹性可重构与动态部署的技术验证,为6G国际标准制定提供技术储备。

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