卫星通信或将成为华为万物互联战略的制高点。
卫星通信是 5G-Advanced 和 6G 的重要组成部分。在 3GPP NTN R14 至 R16 的 研究项目中早已考虑在漫游和物联网等 5G 网络中集成卫星接入业务。2019 年基于 5G 新空口的非地面网络和物联网非地面网络的第一个工作项目在 R17 获得批准。 预计 R20 会加入对 6G NTN 的支持，包括地面网络与 NTN 的一体化，以及在 5G 和 5G-Advanced NTN 基础上进一步实现频谱效率提升等。具有超高密度 VLEO 星座的 NTN 将成为 6G 网络的一部分。新型高通量卫星的出现以及非地球静止卫星轨道系 统的发展，让 VLEO 商业价值愈发凸显。与传统的 LEO 或 GEO 卫星相比，基于 VLEO 巨型星座的通信具有传输时延低、传播损耗小、区域容量高以及制造和发射 成本低等显著特点。Oneweb、Starlink 作为先例已逐步实现了成本的大幅下降，以 及卫星连接时延的大幅优化。预计 2030 年以后卫星通信将在确保固定和移动用户 的数据连接方面发挥至关重要的作用。卫星通信将赋能无网络覆盖地区的移动宽带、 移动场景的宽带连接、广域物联网以及高精定位与导航等。
在 2023 年华为全球分析师大会上，华为高管表示万兆产业、千亿物联将加速 成为现实。万兆商业场景成熟化。以 MR 为代表的沉浸交互式应用推陈出新，家庭 大屏走向 3D 高清化，5.5G“下行万兆+上行千兆+确定性体验”为标志的体验 2.0 即将到来。万兆超大带宽频谱和芯片成熟化。对于 Sub6GHz 存量频谱，通过频谱 重构可以实现超大带宽。毫米波作为 5.5G 关键频谱，已在 25 个国家得到分配，具 备兑现 10Gbps 能力的资源保障，支持 10Gbps 的 5.5G 芯片已发布。Passive IoT 加 速成熟，通感一体加速探索。Passive IoT 打造全场景联接底座，终端 Tag 样机已经 成熟，频谱、产品形态及商业模式正在加速定义。通信感知一体将提供超越传统联 接，从新频毫米波到存量频谱的感知能力在不断探索。
卫星通信涉及多方面的技术挑战和难题，具体包括网络架构、星上处理和地面 终端等。一体化网络架构方面，需要克服服务质量、可靠控制等挑战；空口技术方 面，如何将卫星有限的服务能力（容量密度）提供给需求较高的重点人口区域，从 而提升频谱整体利用效率是一个难题。动态拓扑和路由算法方面，巨型星座的规模 对路由和转发也有较大影响。由于低轨卫星持续处于运动状态，因此不能采用高动 态的子网划分方式，会对数据面产生负面影响。6G 时代对星上处理能力也提出了 极大的挑战，主要体现在星上处理器、射频子系统、天线和数据传输算法等方面。 除此之外，在卫星终端方面，如何实现卫星天线的小型化、如何在基带芯片上集成 卫星通信模块、如何解决卫星通话功能的能耗问题、如何保证卫星通话功能的稳定 性和安全性等都是关键的技术挑战。
（1）一体化网络架构需要平衡覆盖成本和通信质量。一体化网络架构需要实现全球覆盖以及随时随地进行可靠控制，由此带来全球 大量地面站的部署，从而提升了网络复杂度和运营成本。核心网功能仅可在少数地 面站进行部署，轨道间星间激光链路的通信也会受限，从而导致端到端的时延较高。 华为的解决方案包括采用层次化的架构来实现全域网络控制。全域控制由少量地面 站和 GEO 卫星实现，局部控制由具备 ISL 能力的 MEO 卫星和 LEO/VLEO 卫星实 现。甚至可以将一些核心网的功能部署在卫星上，建设空基核心网实现全球控制， 无需通过多跳就可以将控制信令发送至地面站。2023 年 12 月 22 日华为申请公布一 项“5G 基站部署在卫星上”、名为《一种星间链路构建方法及通信装置》的发明专 利。在 NTN 通信中，大规模通信卫星星座通常采用 Walker 星座来设计。对每颗卫 星一般可以与轨道面内的前后两颗卫星建立星间链路，还可以和相邻轨道面的卫星 建立星间链路。但是当卫星星座中的不同卫星的轨道是离散的，不在同一个轨道内 时，采用 Walker 星座来建立星间链路的方式不再适用。该专利提供一种星间链路构 建方法及通信装置，以在轨道离散的卫星星座中建立星间链路。
（2）多波束预编码等空口技术有望提升卫星星座的频谱利用效率。容量密度低、频谱利用效率低影响卫星星座的服务能力。评估特定星座的服务 能力的重要指标之一是地球上任意位置的容量密度。以 Starlink 的 Gen2 星座为例， 完全部署后的平均容量密度峰值分布在地表中纬度区域，每平方公里约 3.6Mbit/s， 平均容量密度的峰值与蜂窝业务相比仍然很低。导致容量密度低的主要原因是，卫 星很大一部分服务能力浪费在海洋和无人区，以及链路预算的不足导致每颗卫星所 能提供的单用户吞吐量有限。
华为的解决方式包括按需覆盖和多波束预编码等。采用跳波束可以解决卫星覆 盖区域的供需不平衡问题。跳波束可以利用所有可用的卫星资源为特定地点提供服 务。通过调整波束的点亮时长和周期，提供不同的容量值，来平衡不同波束覆盖区 的要求。此外跳波束还可以将未点亮的波束位置作为隔离区域以减少同频干扰。
多星协同传输作为另一种实现按需覆盖的方式，需要用户同时收发来自多颗卫 星的信号。多星协同传输中，用户同时接收来自多颗卫星的信号，或多颗卫星同时 接收来同一用户的信号。数万颗超大卫星星座是多卫星协同传输的基础，在巨型星 座中的给定区域可同时部署大量卫星，从显著提升峰值的容量密度。多波束预编码 可有效降低同频干扰，提升频谱效率。多波束预编码可以在 VLEO/LEO 卫星通信 场景中提供全频复用，实现向多个用户同时发送多个数据流。
（3）星上处理能力和低成本的制造服务。6G 时代的 NTN 通信要求强大的星上处理能力，主要体现在星上处理器、射频 子系统、天线和数据传输算法等方面。大规模波束高增益相控阵天线能够有效对抗 星地通信的路径损耗。而数字波束赋型（DFB）被认为是实现未来相控阵天线阵列 非常可行的方案。实现 DBF 需要处理大量的数据，对卫星电力供应能力是一个考 验。数字集成电路和混合信号集成电路的发展使 DBF 变成了现实。未来波束数量 将扩大到 1000 多个，射频通道将扩大到 4000 多个。射频器件和材料的进步也有助 于降低功耗，提高星上处理能力。降低卫星器件的制造成本和卫星通信的服务价格 是普及卫星通信的先决条件。航天器的稳定性和商业效益尚待一系列工艺优化，包 括选型时对成本和可靠性的平衡、防护罩设计创新以及故障检测和恢复机制等。
（4）华为致力于智能终端卫星通信解决方案的开发。手机卫星通话的核心难点在于保障通话质量的同时，满足设备的小型化、轻量 化。具体难点包括两方面，将卫星电话的大容量电池做小，以及将外置天线装进手 机内部。天线方面，日常使用的手机，考虑到电磁和辐射标准、功耗、内部空间大 小等因素，天线功率并不高，其信号的传输距离一般也只有几公里，而用于接收卫 星通话信号的天通卫星，离地却有 3.6 万多公里。传统卫星手机通过硕大的外置天 线来实现信号的放大，将微弱的信号上传至卫星。在手机里内置天线实现卫星通话， 是综合科技的成果，包括天线设计水平、集成电路芯片设计水平以及卫星天线技术 和集成电路技术水平的提高。华为改进了内部器件堆叠工艺、零部件集成工艺，并 针对发热、续航等进行了优化，在没有外置天线、没有增厚机身的情况下实现了直连卫星通话的功能，引领了行业跨越式发展。 从卫星短信到卫星通话，华为始终走在卫星通信技术的前沿。2022 年 7 月北斗 网在发布的《北斗三号短报文通信服务成果正式发布》中表示，中国兵器工业集团 有限公司联合中国移动通信集团有限公司、中国电子科技集团有限公司以及华为， 攻克多项关键核心技术，完成国内首颗手机北斗短报文通信射频基带一体化芯片研 制，创新实现“不换卡、不换号、不增加外设”的大众手机“一号双网”设计，全 球首次实现了大众智能手机卫星通信能力，在亚太地区大众用户将享受到北斗三号 短报文通信服务。
华为形成了从芯片、硬件、射频、天线、软件、测试到运营的全维度创新矩阵。 在 Mate50 系列上全球首发北斗卫星消息功能，并在一年内实现 Mate Xs2、P60、 Mate X3、Nova11、WATCH Ultimate 等多平台、多形态产品上快速商用。华为 2022 年 9 月发布的 mate50 是全球首款支持北斗卫星消息的智能手机。华为 Mate50 系列 的北斗卫星消息可以在没有地面网络覆盖的环境下，通过畅联 APP，将文字和位置 信息对外发出，转送到 36000 公里外的同步轨道卫星。对外发送的信息，卫星会转 送到地面站，再由地面站将卫星消息转换成普通短信，即便对方使用的是普通智能 手机也能收到信息。
2023 年华为发布的 Mate60Pro 成为全球首款支持卫星通话的智能手机。借助 天通卫星和北斗卫星，Mate60Pro 能够实现卫星通话和卫星消息的发送。天通卫星 能实现拨打和接听卫星电话，还可自由编辑卫星消息。北斗卫星能通过畅连应用发 送或接收卫星消息。从卫星短信到通话是技术上的跨越，从通话质量来看依然面临 技术难题。与短信这一瞬发通信形式相比，卫星通话的时间更长，对手机发射功率、 信号传输损耗、天线等的考验更大。目前由天通卫星提供的语音通话，仍然是低速 的语音通话，在同一时间能服务的用户数量也有限。经用户测试，拨打卫星电话时 依然会有几秒延迟，信号不够稳定，容易受到干扰。丢包率、发热、电量消耗等问 题还待后续观察。从目前公开的各项数据来看，一颗天通卫星只能同时容纳 5000 路通话，超出这一数值就可能带来“信道不够用”的问题。在 2023 年 11 月 13 日 召开的 ACP2023 大会上，华为还提出了更加宏伟的目标，即 “太空宽带计划”。 在这套计划的构想中，未来卫星或将成为智能手机通讯的新“底座”，成为更加安 全、效率的手机通讯方案。在 2023 年 11 月 20 日首届明月湖空天信息产业国际生态 活动中，华为 6G 首席科学家王俊表示华为已经完成在 LEO 再生卫星在轨测试验证， 测试结果下行吞吐最高达 660Mbps，上行最高达 135Mbps。
