一條穿越星海的短消息，是「理科生」華為的浪漫

　　「星辰大海，縱橫相依。搖搖星光，向你而來?！挂粭l穿越星海的短消息，是「理科生」華為的浪漫。

　　繼9月發布的Mate50系列成為全球首款支持北斗衛星消息的智能手機之后，華為在10月的最后一天又帶來重磅福利：華為Mate Xs 2即將升級衛星通信功能，11月5日將正式開啟公測，成為華為繼Mate50系列后第二款搭載北斗衛星消息功能的手機。對花粉來說，這意義非凡——這項扎到地、捅破天的技術在滿足一定的硬件門檻和北斗運營商服務的支持下，是可以通過軟件OTA升級享受到的服務。

　　今年9月，蘋果與華為先后發布旗艦新機，幾乎同步推出衛星通信服務。與蘋果只能使用衛星SOS緊急求助不同，試想一下這個畫面：你歷經多日，終于攀上了山頂，眼前是白雪皚皚的群山起伏，卻也因為極端的環境收不到任何信號。于是，你通過連接衛星，向記掛你的多位家人發出了「已登山頂，一切安好」，還貼心地附帶上精準的坐標信息。一句報平安，讓華為的技術多了一份溫情。

　　這份獨有的浪漫，依靠于北斗衛星所獨有的短報文通信技術——標志著以華為為代表的中國智能手機進入了「追星時代」。華為Mate50系列全球首款大眾衛星手機也成功入選2022十大高燃瞬間，同時被央視視頻報道。

　　「獨步天下」的短報文技術

　　要搞懂短報文通信技術，就繞不開北斗發展的歷程。

　　這套我國自主建設運行的北斗導航系統，歷經二十余年發展，已成為全球四大衛星導航系統之一，并在交通運輸、農林漁業、水文監測、氣象測報等方面做出卓越貢獻。

　　該系統歷經兩次迭代，與華為「連接衛星」相關指的是2020年7月31日后開通運行的北斗三號全球衛星導航系統，此時已能為全球用戶提供優質的導航定位服務。

　　首先，我們需要知道北斗三號系統由24顆中地球軌道衛星、3 顆地球靜止軌道衛星和3顆傾斜地球同步軌道衛星組成。短報文技術最早應用在北斗一號上，一直使用存在隱蔽性差、解算要時間、定位精度相對低的「有源定位」。升級至北斗三號后，在兼容「有源定位」體制的基礎上，采用廣義「有源定位」體制和「無源定位」＋短報文通信體制，大大提升服務能力，把短報文限發字數從北斗二號的120字提升至北斗三號的1000字。

　　技術發展到這一步，離華為實現捅破天還缺一個助力——手機北斗短報文通信射頻基帶一體化芯片，在今年夏天已研發成功，已進入量產階段。這意味著不久后，該芯片集成于智能終端內實現向大眾領域迅速推廣。

　　短報文就像來自太空的短信，不依靠地表運營商網絡而直連衛星，繼承了衛星全天候、全域廣覆蓋、可靠性高等諸多優點。相比于衛星電話的高額費用，短報文在智能手機上的運營將變得靈活豐富。出海的漁民可以用短報文鎖定位置發出求助；在荒野、森林、冰原等特殊地貌上勘測的工作人員能依靠短報文隨時與外界保持聯系，極大提升安全性。

　　當捅破天技術真正走進百姓家的時候，是一種托底式的通信技術手段——不管身處何處，只要在開闊地帶對準衛星就能傳遞信息。雖然，華為目前的衛星通信功能只支持單方向發送短報文，并且不能超過50個漢字，但卻為消費者們打開了一扇追星的大門。

　　“捅破天”時代來了嗎？

　　為什么集中在今年9月，兩大巨頭紛紛進軍衛星通信服務？雖然在起步階段仍存在各自的局限性，但卻明顯地釋放了一個信號——有直連衛星功能的智能手機離普通消費者越來越近。

　　「衛星通信」這個相對陌生的詞在兩場發布會后被推到了大眾面前，其實除了蘋果、華為以外，三星、小米、vivo、魅族等手機廠商也緊隨其后開始籌備衛星通信技術。比如小米在今年3月獲得了一項“基于衛星的通信方法、裝置和存儲介質"的新專利；vivo一小部分主流手機將支持北斗導航，正在“追星”路上大步前進；牽手魅族的吉利星紀時代不久前宣稱將推出全球首款直連低軌衛星的消費級手機，實現天地一體化和無界連接。

　　海外的“追星”趨勢也熱情高漲，T-Mobile 與 SpaceX 運營的“星鏈”互聯網服務已達成了手機接入協議；英國的衛星電信網絡公司 Oneweb 已與 AT&T 合作、Verizon 已與亞馬遜展開合作、諾基亞正與 AST SpaceMobile 合作，后者正在尋求衛星與手機的直連?？梢哉f，智能手機直連衛星是通信行業技術不斷發展后的必經之路。

　　某種程度上說，兩家巨頭公司之所以能在今年秋天達成這樣的巧合，很大部分原因其實在等待——每一個環節的合作伙伴都要一一到位。低軌、高軌各有特點，前者擁有寬帶化、傳輸時延小等明顯優勢，后者設計容量大，單星覆蓋面積大，所需衛星數量較少，整體成本較低。我國便在籌劃建設北斗導航系統時就指向了打造高軌衛星互聯網，經多年發展后已能在航空、海事、應急、自然資源等多個領域實現成熟應用。

　　2020 年 6 月，由長征三號乙火箭運載的第 55 顆北斗導航衛星成功發射，整個北斗系統實現了全球組網；去年4月，國家發改委首次明確“新基建”范圍，將衛星互聯網納入其中；今年4月，注冊資本高達100億元的央企中國星網落地雄安新區，錨定世界一流衛星互聯網公司，被大家稱作衛星互聯網的“國家隊”、“第五大運營商”；今年夏天，手機北斗短報文通信射頻基帶一體化芯片研制成功并實現量產，上半年新進網手機中有128款支持北斗……一系列動作背后，是中國加快推動衛星通信和衛星互聯網發展，也讓一眾國產手機廠商有進軍「星辰大海」的勇氣。

　　「理工男」華為的浪漫「追星故事」

　　華為發出全球第一條北斗衛星消息，短短十六個字背后，團隊整整努力了15個月。

　　發送「太空短信」的原理，其實是將衛星作為一個中繼設備。用戶通過設備終端把衛星作為中繼設備與幾百上千公里外的通信設備相連，完成信息傳遞。而實現中繼功能的北斗三號系統GEO衛星運行軌道高度約3.6萬公里。

　　必須承認，高軌衛星所自帶的局限性會讓華為實現「太空短信」的難度大大增加。一方面，相較于距離更近的低軌衛星，飛得更高意味著距離傳輸目標越遠，路徑損耗就會越大；另一方面，手機的發射功率太小，使在常規狀態下無法完成有效連接。如果參照傳統的衛星電話，發射功率是增加了，但內置天線的復雜結構使機體體積碩大，無法裝進口袋。要想在不改變智能機原本大小、空間的情況下，隨時隨地把衛星消息“裝”進口袋，華為必須另辟蹊徑，想出辦法攻克手機終端與衛星通信之間信息傳輸損耗大的難題。

　　團隊研究發現，由于手機內部空間有限，收發天線相比專用設備增益低，想要把衛星天線放在其中，就需要通過更為精密和專業的設計，來獲得更高的天線增益。

　　此外，要想讓手機端能直連衛星，還需要在原有連接地面網絡之外，建立另一套連接衛星的系統進行通信。

　　最終，華為通過建立新的手機終端與衛星之間的通信協議以及高性能的硬件設計，提高衛星通信的性能和效率，減少信號損耗；為了保證衛星通信服務的精確與可靠，降低衛星信號傳輸過程中的噪聲與干擾，華為采用高增益算法，提升信號解碼率，讓信號聚焦，減少發散，從而能夠直達衛星；通過專有的巡星引導UX設計，為用戶帶來可視化的使用方式，更加方便用戶操作。讓手機終端自動尋找衛星的位置，幫助用戶建立更穩定的連接，進而更好地提升信息收發性能。

　　就這樣，為了驗證北斗衛星通信功能勝任各種極端環境和使用場景，華為工程師們為此構建了完整的測試、驗證閉環——通過尋星引導向模擬衛星發出信號，利用終端設備接收信號，建立“測試地面北斗衛星信號發射設備-北斗衛星信號接收設備-地面通信系統信息處理”整套通信流程也構成了全球首個北斗三號端到端星地融合通信驗證系統。

　　隨著第一條北斗短消息從樣機成功送出，新的挑戰緊隨其后——為確保手機終端在任何地域、環境和極端氣候下都能接收到衛星消息，測試團隊又開始一場長途跋涉。他們跨過31個省份、直轄市、自治區，北到榆林沙漠，南至海南諸島，東抵東海之濱，西達羌塘草原，歷時18個月，場外測試場景覆蓋了祖國戈壁沙漠、高山叢林、江海湖泊等各式地貌環境。

　　途中的艱苦不必言說，5月的西藏尼瑪縣每天早上仍在下雪，他們已經哈著白氣在測試北斗衛星的消息功能；在可可西里無人區，他們需要間歇性地依靠吸氧解決高原反應，才能持續完成測試；海拔3000 多米的澇峪八里坪秦嶺上，他們用8元一瓶的礦泉水奢侈地洗了一把臉后繼續埋頭工作……能實現全球首發北斗衛星消息，堅韌實干的華為人功不可沒。

　　正是這群工程師們從“0”開始，設計出一整套測試驗證系統，從立足通信協議開始，一直仰望到衛星平臺，最終實現將北斗系統順利落地到大眾消費級智能終端，做到了「向上捅破天，向下扎到地」，這是華為的一小步，卻是行業的一大步，標志著大眾智能手機進入“星時代”，將成為世界通信史上濃墨重彩的篇章。（本文首發鈦媒體App）

來源：鈦媒體APP

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