作者 | 华为终端卫星通信团队
来源 | 华为人、蓝血研究（lanxueyanjiu)
卫星通信技术一直很难走进寻常百姓家，因为它涉及到很多方面的挑战和难题。比如说，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等。而这些问题，业内专家几乎都认为是不可能完成的。业内只有华为敢吃这个螃蟹，其他同行不是没有机会，而是对国家抛出的橄榄枝，都是一致的冷遇和拒绝。幸好华为做到了，并且做得非常出色。
今天华为正式对外披露其背后的故事。——蓝血题记
让你与世界时刻相联
从天山到漠北，从原始森林到雪山冰川，从偏远孤岛到高耸山巅，人总能到达信号无法到达的地方。为了保证在这些极端场景下不失联，双向北斗卫星消息应运而生。这是一个没有信号也可以收发消息的功能，一个平时用不着，但关键时候可以救命的功能。
这个想法从萌芽到照进现实，经历了三年的漫长探索。我们深入通信行业“无人区”，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，从无到有建立了全球首个大众智能终端卫星通信解决方案，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，开拓了终端通信的新边疆。
这也是民用卫星通信技术发展的商用突破，不仅引领了终端通信行业的新浪潮，也为华为产品打造了领先业界的“跨代”优势。这项原本遥不可及的卫星通信技术，将给应急救灾、科考、登山探险的人们带来实实在在的改变，让你与世界时刻相联。因为提供服务的卫星距离我们大约4万公里，因此我们自豪地说：“这一次，我们没有甩对手一条街，我们甩了对手4万公里。”
1/一个石破天惊的想法
众所周知，这几年华为终端通信领域的竞争力遭遇了非常大的挑战。此时，我们更需要在新的技术领域上找到突破，需要有从0到1的特性，来捍卫华为的品牌影响力。2019年在一次通信技术发展的研讨会上，我们提出了一个石破天惊的想法：“无缝隙”覆盖。在戈壁沙漠、茫茫海洋、灾害现场等无地面网络的情况下，我们是否仍能支持用户与外界通信？从2G到5G，不管哪一代移动通信，背后都得有强大、密集、可靠的网络支撑，无网络通信要如何做到？如何运营？如何与传统移动网络融合？但在研讨会上，大部分人都不看好这个想法。真正要实现这个技术，很远、很缥缈。但正是这个灵光一闪的想法，成了这个项目最初的萌芽。我们进而开始一系列大范围的调研。结果出乎意料。我们发现，中国的国土范围广阔，尚有大量的地区没有实现地面通信网络的覆盖，部分省份无信号覆盖区域竟达一半以上。再加上东部海域、南部海域、江河湖泊，以及因灾情导致的通信设施瘫痪，“通信沙漠”比我们预想的多得多。我们还看过很多不幸的新闻：江西鄱阳水灾，手机通信中断，救援人员只能驾驶冲锋舟挨家挨户爬入以确定是否有遇险人员，救援效率低，错失了救援的最佳时机；地质调查人员进入云南省哀牢山腹地镇沅县至新平县区域，执行国家年度森林资源调查专项任务时失联……这些灾难救援中生死攸关的时刻，更加坚定了我们要填补空白的信念。不仅如此，大众消费者参与户外旅行探险越来越多，中国每年有近6000万人次参与户外旅行，这也衍生出很多户外旅行通信救援的需求，截止2022年初在百度查询“徒步 无信号”就有467万个词条。这也意味着，这个需求是很大一部分人的刚需。随着通信团队多路径的尝试，卫星通信的方向开始逐渐清晰，而机会窗口也随着北斗三号系统的逐渐成熟悄然降临。要在轻薄的大众智能终端上实现厚重的专用终端的功能，从理念、协议、器件到运营模式，都是一个全新的开始。为了探索无人区，2020年，我们组建了卫星通信团队。一支新组建的队伍，进入一个全新领域，且缺乏经验和武器装备，大家难免会出现畏惧与迷茫：“啥都没有，我们搞得成吗？”万事开头难，为了这支新团队能够建立信念、目标和信心，我们先进行了一些自主探索，团队成员分工去收集卫星通信的价值场景：有的成员去调研灾害场景，有的成员去调研国土无网络的覆盖情况，有成员去调研突发事件的需求等。尽管大家早有共识，无传统地面通信网络的“通信沙漠”场景长期存在，卫星通信正是解决这些场景的重要方案，但让成员去寻找这个答案的过程，强化了大家对这件事情价值的认可，激发了大家身上的责任感。比如射频的一位“大胡子”兄弟就感叹道：“救人一命胜造七级浮屠，如果能真的救人，我们付出的一切都值得。”团队立志于要让消费者更快更轻松地获取卫星通信服务，为此定下了目标：要让消费者在“不换SIM卡、不换手机号、不增加额外设备”的条件下，享受卫星通信服务。后来这个目标获得了卫星通信行业的高度认可，被统称为“三不原则”。而与北斗系统深入接触后，我们了解到北斗三号系统的民用化短报文技术，仅完成了信号层面的定义，从物理层到应用层的整个通信协议还是一片空白。这让我们非常兴奋，“空白”意味着这是一个千载难逢的机遇：我们将有机会为一个全新的通信系统，从头到尾设计一份通信协议。现有的专用终端又笨重、又难用，我们要在轻薄的智能终端上实现卫星通信，就需要对整个系统进行端到端的改造和设计。在项目之初，团队并没有急着全方位铺开研究，而是迅速识别到了项目的关键——星地通信协议，因为后续很多软硬件设计都将基于协议展开。这正好又是我们团队所擅长的。我们的协议设计专家用两个月时间，高效定义了一套适用于北斗这种超低容量的窄带通信系统，为整个项目注入了灵魂，突破了窄带卫星通信系统的容量限制，变不可能为可能。依托于这套创新性的星地通信协议，团队成员开始走向硬件、射频、天线、软件、测试、运营等领域，围绕着协议所定义的目标和流程，成员们通过关键技术指标的牵引，深入各领域进行联合设计，让端到端的系统逐步成型，整个团队和项目渐入佳境。这份创新的协议设计，真正解决了北斗系统中的诸多难题，最终成了北斗系统大众终端解决方案的行业标准，有力推动了北斗产业的民用化发展。北斗系统的短报文功能虽然已面世多年，但真正在大众民用终端中的应用还是首创，在华为团队进入之前，北斗行业内还没有任何民用体系的天地融合验证系统。我们国家幅员辽阔，卫星信号在全国的覆盖如何？在不同地点，我们的设计是否都能够正常运转？这些问题，我们没有先验数据，心中没有底。好在公司有足够的设备资源和建设经验。首先，强大的实验室资源为项目提供了可靠支撑。除了电磁兼容测试环境、OTA天线性能实验室，2021年5月我们在上研所还建立了全球首个端到端大众消费级智能终端的星地融合通信验证系统。2022年3月又完成了畅连商用解决方案“试运营”平台的建设，为系统上线后的稳定运转奠定了基础。记得北斗专家第一次看到我们的实验室时，由衷地感叹道：“你们是站在巨人的肩膀上前行，真的是一支有雄厚基础、值得信赖的队伍。”
上海研究所全球首个端到端大众消费级智能终端的星地融合通信验证系统为了确保“北斗卫星消息”在多场景、多地域的稳定性，我们再度展现“理工男”的执着与严谨。在31个省、直辖市、自治区以及无人区、戈壁沙漠、高山丛林、江海湖泊、草原盆地等户外场景，我们进行了18个月的外场测试，最终成功将北斗卫星消息顺利落地到商用产品中。为了找到真正没信号的地方来验证特性效果，测试团队租了一辆车，从格尔木沿着昆仑山脉一路行驶，进入了可可西里区域。一路上一直都在下着大雪，周围很荒凉，渺无人烟，开车的同学得了“油量焦虑征”，一直提心吊胆：万一找不到加油站就歇菜了。而坐在后排拿着测试手机的同学则一直关注着信号强度，祈祷着多遇到些无信号点，但凡看到信号消失，总能听到他兴奋地大喊：“停！停！停！没信号了，赶紧停车！”
茫茫雪海，渺无人烟
测试外场与此同时，在烈日炎炎的西安，测试人员为了验证典型的应用场景，登上海拔3000多米的涝峪八里坪秦岭。天气太热了，大家带的水都喝光了，皮肤被晒得火辣辣。看路边的小摊一瓶矿泉水居然要卖8元，测试同事正犹豫着，一位摊主说：“再往上爬就没有小店了，走过路过不能错过！”大家无奈地互相点了个头。矿泉水到手，大家“咕咚咕咚”喝了几大口，终于缓过了劲儿。还有一次商用前的系统容量冲击测试，为检验系统的容量上限，尽量减少对系统服务的冲击，十个兄弟姐妹晚上12点蹲守在京瓷楼顶，忍受着夏日蚊虫的叮咬和阵阵困意，用上百台的样机完成了北斗三号系统开通以来的首次压力测试。那天晚上，上百台手机，铺满了京瓷楼顶的天台。这样壮观的场面，成了我们津津乐道的回忆。这次测试让我们获得了宝贵的验证数据，也让我们吃下了定心丸，对商用后的系统承载能力有了足够的底气。
凌晨的系统冲击测试类似这种挑战极限的场景数不胜数。当Mate50系列上市时，北斗卫星消息的各项性能，甚至超越了此前的专用终端，有力保障了北斗卫星消息的商用成功。后续P60和MateX3又实现了全球首发双向北斗卫星消息，WATCH Ultimate成为了全球首款支持双向北斗卫星消息的智能手表。北斗卫星消息伴随着这些产品的商用，给华为产品带来了巨大的声量，并形成领先业界的“跨代”优势，开启了终端卫星通信大发展的序幕。
Mate50于2022年10月进入国家博物馆展示每代人都会有每代人的责任。从0到1创造历史，率先实现卫星通信进入大众消费级智能终端，让卫星通信走进寻常百姓家，北斗卫星消息的成功已经开启了终端卫星通信大发展的序幕。作为参与项目的团队之一，我们无比骄傲。正是每一位成员的不懈努力，每一位合作伙伴的给力帮助，以及所有家人的默默支持，让这个梦想照进了现实，make it possible。
联系我们：txm176（值班微信）广告及商务合作：电话18660411611投稿及采访约谈：邮箱[email protected]
版权声明：制造界除发布原创文章外，亦致力于优秀文章的交流分享。转载须注明文章来源和作者；申请转载授权请在文末或后台留言。版权所有，违者必究。
