iPhone 14 傳聞中的「衛星通信」，可以讓手機信號變好嗎？

去年 9 月，iPhone 13 發布前夕，就有 傳聞 說新 iPhone 將要和 Globalstar 合作支持衛星電話，但庫克並未期待果粉的期待。其實正如傳聞中引用的不具名人士說法，即雖然 iPhone 13 的硬件可能支持衛星通信，但實際服務不可能在一年內推出：

誰知最近風雲再起，Mark Gurman 又出來爆料了，稱今年的 iPhone 和後續的 Apple Watch 都可能具備連接衛星作為緊急通訊手段的能力，例如在無信號時向緊急聯絡人發送信息（但不能撥打衛星電話）。Gurman 指出，Apple 的合作夥伴 Globalstar 於今年 2 月購買了 17 顆新衛星，以幫助「潛在」但且未具名的客戶提供「持續衛星服務」，該客戶已向其支付了數億美元。

實際上，去年的消息就已經是空穴來風了，早在 2017 年，彭博社就曾首次報道過 Apple 對衛星通信的濃厚興趣，並與波音公司就低地軌道衛星業務進行了談判。此外，Apple 還聘請了航空航天公司的通信衛星專家阿什利 · 摩爾 · 威廉姆斯和前 Netflix 高管丹尼爾 · 埃利斯，並正在繼續擴大團隊。蘋果的龐大秘密計劃包括發射自己的衛星和建立只能由其自身使用的衛星 Internet 數據通信網絡。

此後有新聞報道稱，蘋果總部專用的通訊研究團隊由邁克爾 · 特雷拉（Michael Trela）和約翰 · 芬威克（John Fenwick）領導，其中約 12 位來自航空航天和衛星技術領域，包括工程師 Matt Ettus——無線技術領域中最著名的人物之一，創立了致力於銷售無線網絡設備的公司 Ettus Research。

一年之期已到，恭迎信號之王？那麼，曾以信號差聞名的 iPhone，若能真的支持衛星通訊，是不是就能在地庫接收到衛星信號了呢？

先說結論吧：當然不能。

接下來一起來瞭解一下衛星電話是什麼，以及還有哪些有可能與 Apple 達成合作來提供衛星通信服務的公司吧：

衛星電話是什麼

衛星電話是攜帶式衛星通信系統的簡稱。它與蜂窩網絡通信最大的區別是不通過地面基站與電信網絡連接，而是直接與天上的通信衛星通信。

通訊衛星是衛星電話工作的媒介，負責接收和轉發無線電信號，並且對信號進行放大，一般採用中低軌道衛星系統作為衛星電話系統。在衛星電話通訊過程中，衛星通訊地面站會將接收到的語音信號轉變為載波信號，再傳遞到通訊衛星上。通訊衛星上的空間轉發器會進行信號能量的增強，再傳達到另一端的衛星通訊地面站。

我們所熟知的 GPS 全球定位系統就是位於中地球軌道（MEO）的通信衛星系統，用戶設備如手機作為 GPS 接收機，主要作用是從 GPS 衛星收到信號並利用傳來的信息計算用戶的三維位置及時間。手機只能單純接收 GPS 衛星發來的信號，並不能發射信號給衛星。

GPS 接收機

而衛星電話終端因為配有高功率射頻天線，可以發送信號到衛星，從而實現衛星通信。而能否實現衛星通信，則要取決於信號強度、天線增益、發射信號功率、接收器靈敏度等。早期衛星電話聽筒的尺寸和重量都與 20 世紀 80 年代後期至 90 年代早期的移動電話類似，並有可伸縮的天線。

Globalstar 的衛星電話終端產品

衛星通信也分為衛星電話、短信和衛星寬帶互聯網，數據傳輸速率懸殊，對硬件的需求也不同。相比起衛星通話，衛星短信對傳輸功率的要求要小得多。

所以，iPhone 如果真的支持了衛星通信，也只可能是衛星短信，也就是當用戶所在地區無網絡覆蓋時向緊急服務和聯系人發送個人求救信息、向當地相關部門報告危機事件（如車禍、船禍、飛機失事、火災、自然災害等）罷了。

2021 年的爆料文章中還提到一些細節，如通過衛星發送的短信將會顯示為灰色氣泡，而不是 藍色和綠色泡泡 ；發送的求救信息將通過衛星推送到緊急聯系人的手機上，即使他們開了 DND 勿擾模式也能馬上看到。

也就是說，衛星通信只能是作為地面通訊不可用時的一個補充，不可能指望它來實現通話或上網，更別提國行版 iPhone 14 的衛星通話大概率會被取消或屏蔽。未來，也許會出現配套的衛星通信手機殼套件，充當大功率天線和額外的電池來實現衛星電話，但就目前而言衛星短信依然是我們最能期待的功能了。

那麼，衛星電話究竟為什麼這麼強呢，又有哪些缺陷影響其可用性？

01 衛星電話的優勢

與普通的移動電話相比，衛星電話的極端環境覆蓋優勢非常明顯。衛星電話實現了真正意義上的全球通信，因此應用的領域也非常廣泛，例如可應用到海上運輸、緊急救援、科學考察等。

典型使用場景：Better Call Kim

首先是衛星通信可覆蓋地球表面的所有區域，不受地形、地貌等環境因素影響。哪怕是在沙漠、高原、極地、海洋等人煙稀少的區域，也能實現基本的語音與數據通信服務，達到了真正意義上的無盲區通訊。

其次則是衛星通信的距離遠。衛星發射電磁波覆蓋范圍內的任意位置間都能實現通信，地球同步軌道的通信衛星可實現的通信距離在 18000 km 以上，單顆衛星覆蓋范圍可達地球表面積的 42.5%。

此外衛星通信的容量大。其頻率范圍在 2GHz 到 40GHz 之間，且語音通信的話路多達上萬條，數據傳輸速度可達 100Mbps。一般 C 和 Ku 頻段的衛星帶寬可達 500～800 MHz，而 Ka 頻段可達幾個 GHz。

最後不受地面災害等惡劣天氣的影響，在面對抗震救災或國際海底光纜的故障時，衛星通信是一種無可比擬的重要通信手段。

02 衛星電話的侷限性

2021 年 2 月 25 日至 3 月 17 日，用於我國廣播電視節目傳輸的衛星進入春季日凌期，日凌現象時，衛星電視用戶可能會看到電視畫面出現馬賽克甚至信號中斷的情況

但衛星電話也存在著一些侷限性，不少都和通信衛星有關。首先是，通信衛星的使用壽命較短。因為通訊衛星是由無數個零部件組成的綜合高科技產品，任何一個零部件一旦發生故障，會直接導致整顆衛星故障，並且由於維修成本太高，基本無法進行修復。

其次，衛星通信會受到特殊天體現象（如日凌現象和星食、雨衰現象）的干擾，比如當衛星處於地球和太陽之間且三者處於一條直線上時，衛星天線會受到太陽輻射的干擾，地面站天線也會接收到強大的太陽噪聲，造成通訊中斷。

緊接著是由於地球和通訊衛星的距離較遠，電波的傳播延時較大，並且存在回波干擾，可能造成通話不適，需要採取特殊措施進行抵消。

此外通訊衛星的研發、製造、發射、測控等，需要先進的空間技術和電子技術做支撐，並且十分復雜。衛星發射的成功率為 80%，衛星的壽命為幾年到十幾年，發展衛星通信需要長遠規劃和承擔發射失敗的風險。

而且高緯度地區會對通信所用的電磁波的反射、折射、衍射等方式具有一定的屏蔽效果，因此這些區域的通信效果不佳。

最後在地球同步衛星通信系統中，通信站到同步衛星的距離最大可達 40000km，電磁波以光速傳輸時單程需要時間約 0.27 秒，導致傳輸時延大，讓通話的體驗變得非常糟糕。

衛星通信發展現狀

除了傳聞中的 Globalstar，還有哪些衛星通信系統呢？

目前主流的衛星通信系統有銥星、海事、歐星、天通等，可分為兩類：近地軌道衛星系統（LEO）和地球同步軌道衛星系統（GSO）。

近地軌道衛星（LEO）技術的優勢在於可以提供全球無縫隙的無線信號覆蓋。近地軌道上的衛星以高速（每 70 到 90 分鐘即可繞地球一圈）運行在較低的軌道（640 至 1120 km）上，但因此也需要較多的衛星來維持信號覆蓋率。

LEO、MEO、GSO 軌道距離地球的距離分佈

而地球同步軌道衛星（GSO）系統僅需要三至四顆衛星即可維持幾乎全天候的全球信號覆蓋率，從而降低發射衛星的費用。但這類衛星往往非常重（約 5 噸），因此建造和發射單顆衛星的費用較高。地球同步軌道上的衛星運行高度約為 35000 km，所以在通話或者傳送其他數據的過程中延時現象非常明顯。

地球同步軌道系統的另一缺陷是，哪怕用戶處在非常開闊的地帶，衛星電話的信號也有可能被某一方向上的陡坡或是一片森林阻擋，因此使用者必須前往高處才能獲得信號。

這一問題在近地軌道的網絡服務中就不存在，因為即使當前的衛星信號被某一障礙阻擋了，幾分鐘之後便會有新的衛星從另一方向飛越用戶所在的地方。

01 近地軌道衛星（LEO）

近地軌道衛星最著名的就是銥星和本次傳言的主角 Globalstar，另外 Elon Musk 的星鏈Starlink也運行於近地軌道中，預計衛星數量高達 12000 顆，但其和本文關系不大且知名度極高，就不做詳細介紹了。

SpaceX 星鏈衛星互聯網接受器天線

銥星（Iridium）

銥星系統從 1990 年代開始構思，於 1998 年 11 月 1 日開始服務。但由於當時市場上並沒有足夠的需求，因此於 1999 年進行了破產重組。

銥星計劃也成為了摩托羅拉由盛轉衰的起點，由於研發資金不足加上涉足領域過多，摩托羅拉的 CPU 業務和 DSP 業務其後都選擇了出售。而由於在 GSM 上投入不足，摩托羅拉長期沒有掌握程控交換這樣的核心網技術，無法獨立進行組網，這也導致了摩托羅拉在通信設備領域不斷失去市場，再加上其後中興和華為的低價入侵以及 WiMax 的失利，最終摩托羅拉的基站業務也全面潰敗。

現在的銥星，其實已經是第二代了，第一代的 66 顆已經於 2019 年 12 月之前全部墜入大氣層。

第二代銥星共 75 顆衛星（66 顆現役 + 9 顆在軌備份），部署在 780 km 的高度工作軌道，能夠利用 48 個波束的相控陣天線開展 L 波段語音和數據通信，相較於一代，二代銥星的星座壽命長了一倍，支持連接數量升級到 1900+ 個，星載計算機的處理能力增強，星間鏈路帶寬擴大接近 3 倍至 17Mbps，饋線鏈路帶寬擴大 10 倍至 30Mbps。

銥星的數據中繼是透過衛星間的信號傳輸，以接力的方式將數據送到最近的地面站。銥星實現了真正的全球覆蓋，包括南北極。典型的銥衛星使用者包含航海人員、航空人員、政府機關、石化工業、科學家和經常旅行者。

銥衛星的通訊速率只有 2400 波特每秒，因此語音資料必須大幅度地壓縮，且語音存在 500ms 的明顯延遲。Garmin 的緊急衛星通信服務InReach也是使用的銥星衛星。

銥星系統中繼原理圖

Globalstar

與銥星相似，主要區別是中繼機制。目前同樣也是第二代衛星星座，由 24 顆低地軌道衛星和 24 座地面站組成。每顆衛星的信號范圍內必須有至少一個地面接收站，所以實際上在許多地區都無法使用它的網絡。這些衛星運行在一個 52 度的傾斜軌道，因此極地也沒有信號。

地面接收站在衛星與傳統的地面網絡之間扮演著橋梁的作用，衛星與地面站之間通過 Gateway link (GWL)通信。

兩個使用銥星的相隔遙遠的用戶之間通話，需要在不同的銥星衛星之間進行中繼，而 Globalstar 則是通過地面站。首先是 A 用戶與衛星 1 建立連接，衛星 1 再將信號傳遞給對應的地面站 Ⅰ，地面站 Ⅰ 與地面站 Ⅱ 之間通過公共交換電話網（PSTN）傳遞數據，地面站 Ⅱ 再打給衛星 2，衛星 2 最終將信號給到用戶 B。

Globalstar 系統中繼原理圖

02 地球同步軌道衛星（GSO）

海事（Inmarsat）

國際海事衛星組織簡稱海事（Inmarsat），是一家英國的衛星通信公司，提供全球性的移動服務。它最早起源於 1979 年成立的國際海事衛星組織，是一個不以營利為目的的國際組織，在聯合國國際海事組織機構的授意下成立，為航運界提供衛星通信網絡，提高海上人命安全。

inmarsat 未來的擴展計劃

海事衛星星座由 13 顆衛星組成，位於 GEO 軌道，GEO 軌道是地球同步軌道 GSO 的一個特例，指地球赤道面上方 35786 km 的圓形軌道，該軌道上航天器的運行方向和地球自轉方向一致。在地球靜止軌道上的航天器繞地球運行一週的時間和地球自轉週期相同，因此，在地面觀測者看來，這樣的航天器是在天空固定不動的。

因此，與銥星和 Globalstar 不同，雖然只有 13 顆衛星，但一旦連上，因為衛星和地球一直在同步轉動，所以很難丟失信號。同樣的原因也導致，如果和衛星之間存在通信障礙，用戶很難換到另外一顆衛星上去，只能自己移動來尋找合適的通信位置。

海事衛星的手持機國內預付費一般 1200 元 / 年，主要是企業在使用。印度洋海嘯後，美軍援助人員在印尼尼亞斯島使用海事衛星電話進行通信：

海事的衛星電話在救災中的實戰應用，看看這個天線有多大

歐星（Thuraya）

Thuraya 是阿聯酋的一家通信公司，運營著兩顆地球同步軌道衛星，並在歐洲，中東，北非，中非和東非，亞洲和澳大利亞的 161 個國家提供電信覆蓋。

Thuraya 手機

天通衛星

2008 年汶川地震後，為了擁有自主移動通信衛星系統，我國啟動了天通一號衛星研製工作。2016 年，S 頻段大容量地球同步軌道移動通信衛星天通一號 01 星成功發射，實現了我國移動通信衛星零的突破。2020 年 02 星發射成功，2021 年 03 星發射成功。

天通一號衛星移動通信系統，由空間段、地面段和用戶終端組成，空間段計劃由多顆地球同步軌道移動通信衛星組成。覆蓋區域主要為中國及周邊、中東、非洲等相關地區，以及太平洋、印度洋大部分海域。

如果 iPhone 14 真的支持了衛星通信，當然國內因為政策、牌照等原因落地的可能性很小，但華為小米 OV 等國產手機廠家大概率會尋求一個類似的解決方案，那麼和天通合作就顯得理所當然了。

尾巴

前面介紹了這麼多衛星的基本知識，你看完有什麼感覺呢？反正筆者是為其高昂的發射成本和較短的使用壽命而感到擔憂，如果如傳聞所說， Globalstar 為了這次合作購買了 17 顆新衛星，還要發射、建設地面站，這個成本不要太高。再考慮到會購買這個服務的用戶基數，分攤到每個用戶身上的成本大概會頗為不菲。如果還只有 iPhone 14 甚至只有 Pro 機型才能用，那就太少太少了。

所以，考慮到 M1 Max 芯片發布時並未提及其擴展性，雖然有愛好者根據 DieShot 猜測其可能支持雙芯片聯結，但直到 M1 Ultra 發布才得到證實。所以也許 iPhone 13 系列就已經內置了衛星通信所需的硬件（但最終並未搭載 X65 基帶，而是魔改的 X60），要等 iPhone 14 發布時才會宣佈升級到 iOS 16 後即可啟用。

這樣有兩代 iPhone 能在該服務發布時就護航支持，並且 iPhone 13 這一代還是處在需求強勁週期內的銷量、保有量巨大，個人感覺是比較合理的。

答案會在四個月後揭曉，也或許今年 4 月 Mark Gurman 還會有一篇新文章爆料 iPhone 15 即將支持衛星短信，敬請期待。

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