【編者按】本文由作者授權轉載。
依託北斗三號，華為首次將“衛星通訊”帶入了智慧手機領域，標誌著智慧手機已經進入“太空新賽道”。
那麼到底什麼是衛星通訊？為何手機廠商會和衛星聯絡在一起？到底是噱頭還是突破？是不是所有手機都能夠直連衛星？衛星通訊有哪些優勢？答案就在這篇文章中。
啥是衛星通訊？
衛星通訊就是地球上（包括地面和低層大氣中）的無線電通訊站間利用衛星作為中繼而進行的通訊。
結合此次手機直連衛星的使用場景來說，就是地球上的終端裝置（手機）直接連線太空裡的衛星，進行文字傳輸（發簡訊）。具體定義後面會說明。
衛星通訊和運營商蜂窩網路通訊的核心區別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訊號，並將無線電訊號放大，實現手機、衛星、地面站之間的通訊。
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，位於相應軌道上的衛星分別稱為高軌衛星、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，所覆蓋區域內的地、海、空均能夠進行相互通訊。
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訊號的傳輸損耗最大，需要透過增大天線的體積來增強訊號，高軌衛星的技術實現、製造難度、製造成本也是最高的。
雖然高軌衛星距離地表最高，但由於體積比低軌衛星大了近100倍，所以訊號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，相比於地面通訊，衛星通訊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訊系統，都是基於無線電磁波進行通訊的。
無線電磁波的重要引數就是頻率，每個頻率，都被規定了對應的用途，任何人佔用都是違法行為。
所以手機如果要和衛星通訊，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標籤。
這個標籤意味著國家對該產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，是運營商的蜂窩通訊系統工作頻率（也就是基站的工作頻段）；
第二種，是Wi-Fi和藍芽；
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援GNSS衛星定位，可以收發衛星訊號。比如中國的北斗衛星。
但~~是
衛星定位系統頻段 ≠ 衛星通訊頻段
衛星通訊屬於空間無線電通訊，已經超出了一個主權國家的無線電管理能力。因此，對衛星通訊工作頻率資源的使用，是要向國際電聯無線電通訊組（ITU-R）進行申請的。
衛星通訊工作在微波頻段，其頻率範圍為1GHz~40GHz，目前在售的民用手機是不支援通訊衛星無線工作頻率的，自然就無法和衛星進行通訊。
“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，你願意拿著一個功能少費用高且又大又沉的熱得快嗎？（發射功率和產生熱量成正比）
手機對通訊頻段的支援，不是加個頻段這麼簡單；衛星通訊民用化，也不是在衛星電話的基礎上進行改造那麼容易。
它涉及到晶片、基帶、射頻、軟體、通訊協議等多方面改進，是一個龐大且複雜的工作，並要契合使用場景。
北斗的“凌波微步”讓手機與衛星更進一步
前面提到的北斗衛星是定位導航衛星，嚴格意義上來說並不是通訊衛星。不過，我們國家的北斗衛星除了定位、導航外，多了一個短報文功能：除了位置資訊之外，還可以進行短訊息通訊，這個功能在全世界獨一無二。
所以，目前民用手機所謂的“衛星通訊”就是指的這個。藉助北斗定位衛星的短報文通訊通道，在緊急情況下，傳送簡訊，進行應急通訊，它和普遍定義的衛星通訊還是有很大區別的，比如專用的衛星電話，是可以打電話和使用資料業務的。
我們真的需要動用衛星嗎？
目前的蜂窩通訊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，是不滿足於99分，這是探討手機連線衛星的前提。
如果手機只是使用基站連線通訊，首先要儘量實現基站覆蓋。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、山脈也並不都適合建站，所以透過基站很難實現手機訊號的全覆蓋。即使適合建站，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，當災難隨時可能出現時，透過手機直連衛星通訊的意義重大，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、野外遭遇意外時透過衛星通訊提供緊急通訊功能，這無疑在挽救一個甚至無數生命。
此次四川甘孜州瀘定縣發生6。8級地震後，電信設施損壞，移動訊號基站受毀，救援資訊正是透過衛星無線電測定業務系統進行收發的。
衛星通訊中網路協議的研究與改進
衛星通訊其實是資料通訊網路的一種重要形式，傳統上是作為“通訊子網”，即只支援網路層以下的功能。
內容擷取自《科來網路通訊協議圖2022版》
資訊即使傳到了太空，依舊無法擺脫“協議的引力”，網路層以下各層的資料包傳送業務需要XTP壓縮傳輸、L2F第二層轉發、MPLS多協議標籤交換等眾多協議的支援，這些協議均可以在《科來網路通訊協議圖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訊中的主要協議。但由於衛星通道的特點有別於地面通道，如長時延、高誤位元速率等，使得適用於地面網路的TCP協議不能很高效的為衛星網路服務。隨著人們對衛星通訊相關服務需求的提升，TCP協議亟需針對衛星通道的特點予以改進。
目前已經提出了多項改進機制，其中包括：
急速恢復的改進機制，來抑制擁塞視窗的逐漸降低和TCP-Peach+效能的惡化；
新的TCP-Peach演算法，透過觀察確認訊號達到的情況進行準確的頻寬估計，在收到3個重複確認訊號時根據估計頻寬設定擁塞視窗和慢啟動閥值。
衛星通訊具有重大的戰略及經濟意義，由於TCP/IP協議在衛星通訊中能夠更有效地為“空天地”提供資料傳輸業務，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路協議的發展代表著網路技術的發展。
科來對網路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年以來伴隨網路技術發展更新迭代《科來網路通訊協議圖》，旨在透過全流量全協議解析提升資料價值，幫助使用者提升核心競爭力。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，早佈局早研究早發展是中國衛星通訊的重要方向，在激烈的國際競爭中，推動以科技創新為核心的全面發展是適應和引領我國經濟發展的新態勢。