AI時代衛星通訊技術與產業趨勢論壇特別報導

AI帶旺資料通訊需求 低軌衛星建構全網覆蓋商機(1)

作者: 廖專崇
2024 年 09 月 09 日

6G可望朝向複合型網路發展,結合陸空通訊基礎建設提供全覆蓋網路,而低軌衛星被視為可能主導未來6G技術的關鍵。近年國際大型衛星通訊服務業者持續布局衛星星鏈,是含金量高且長期的金雞母。

AI時代翩然降臨,高速運算帶動新一波科技產業的發展與成長,無所不在的運算與寬頻通訊幾乎如影隨形,低軌道衛星通訊能強化網路訊號覆蓋,協助達成行動通訊的無縫連接。隨著5G越來越成熟,未來6G可望朝向複合型的網路型態發展, 結合陸空通訊基礎建設提供全覆蓋網路,而低軌衛星被視為可能主導未來6G技術的關鍵以及實現萬物聯網的重要推手之一。

近年國際大型衛星通訊服務業者持續布局衛星星鏈,預計2030年前發射42,000顆衛星,目前已發射近3,000顆,未來加上每年汰換的衛星與地面接收基礎建設及終端裝置,是含金量高且長期的金雞母。本活動探討衛星通訊產業發展動態,AI與6G的發展契機,台灣網通業者應該如何切入此一藍海市場,並卡位關鍵商機。

相位陣列天線朝整合與緊湊發展

低軌衛星產業的成長從大量衛星被送上地球軌道開始,而促成大量衛星上太空的關鍵在於火箭發射技術的突破,創未來科技衛星網路設計部課長王章衡(圖1)指出,SpaceX在2010年左右將衛星發射成本降低到每公斤5,000美元以下,相較過去每公斤動輒10萬美元的成本已有大幅降低。加上半導體技術與資訊科技的進展,一顆低軌衛星的重量從幾公噸縮小到數公斤就能達成。2018年左右,Falcon Heavy火箭發射成本已降到每公斤約1,500美元左右。

圖1 創未來科技衛星網路設計部課長王章衡指出,由於低軌衛星多為通訊用途,因此相位陣列天線(Phased Array Antenna)重要性日益提升

2019年進入5G時代之後,低軌衛星的低發射成本帶動大量的衛星升空,2023年全球發射的近3,000顆衛星中,美國就超過2,000顆,其他英國、中國、俄羅斯、日本、法國等急起直追。王章衡表示,由於低軌衛星多為通訊用途,因此相位陣列天線(Phased Array Antenna)重要性日益提升。

而相位陣列天線在技術發展上有幾個重點,包括:快速波束控制(Fast Beam Steering)、多目標追蹤(Multiple Target Tracking)、高解析度(High Resolution)、高可靠度(High-reliability)、衛星追蹤與換手(Satellite Tracking and Handover)。而在技術的發展下,王章衡說明,陣列天線的設計也將朝向整合與緊湊的方向發展,從早期的混合板陣列(Hybrid Slab Subarray)到元件級數位貼片陣列(Element-level Digital Tile Array),未來將更進一步發展超薄貼片(Ultra-thin Tile)型態的陣列天線。

低軌衛星產業迅速興起,也帶動許多相關的標準化工作,雷射光通訊(Inter-Satellite Link),傳輸速率可達10~20Gbps,有助於衛星訊號互聯與快速換手,成為新通訊標準化重點工作之一。

衛星IoT應用方興未艾

衛星通訊產業迎接高速成長的時代,Starlink計畫發射41,926顆衛星,已經運行中的衛星有6,654顆,2024年5月,創辦人馬斯克(Elon Musk)宣布,其衛星通訊服務已在99個國家上路,使用者達300萬。另外,OneWeb在台灣與中華電信達成獨家代理合約;Amazon計畫2024年發射360顆低軌衛星,並於2025年在南美七個國家提供網路服務;Telesat則計畫2026年發射衛星,2027年網路服務商轉。

低軌衛星由於飛行高度低,相較於高軌道的地球同步衛星,只要三顆訊號範圍就可以覆蓋全球,低軌衛星訊號範圍小。u-blox應用工程師巫坤樹(圖2) 說,低軌衛星因為離地較近,因此所需通訊時間較短,只需較小的RF功率並擁有更低的訊號延遲,適合提供通訊服務。

圖2 u-blox應用工程師巫坤樹說,SARA-S520BM10適用於新興的衛星IoT應用,並提供準確、可靠的定位功能

u-blox的SARA-S520BM10模組採用多模LTE-M、NB-IoT、衛星、GNSS模組,用於ORBCOMM衛星連接和地面蜂巢式網路,支援ORBCOMM IDP(IsatData Pro)協定,巫坤樹提到,IDP為Inmarsat衛星新一代的傳輸技術,除具備Inmarsat-C所有通訊特色及功能外,在傳輸速度及傳輸量功能上均有所提升。SARA-S520BM10尺寸僅400mm2,適用於新興的衛星IoT應用,並提供準確、可靠的定位功能。UBX-R52/S52則是多頻LTE-M/ NB-IoT/衛星晶片組,內建多模蜂巢式和衛星數據機,可實現無所不在的連網功能。

針對衛星訊息服務,ORBCOMM於2024年4月正式發布最新版的標準OGx,可以提供更大容量的訊息服務,同時耗電量更低,傳輸時間更短,巫坤樹說明,SARA-S520BM10-00B版本正式支援IDP協定,未來SARA-S520BM10-01B亦將導入OGx協定支援。

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