低轨卫星在SpaceX、Amazon等国际科技大厂挹注资源发展下,近年相关发展受到各界注目,由前述业者建立之大规模卫星星系,与传统卫星通讯系统不同,可提供宽频传输与全球范围的连结服务,尤其2022年初Starlink运用其卫星宽频网路提供东加、乌克兰等国家紧急通讯使用后,其应用潜力吸引更多传统卫星服务商及国家投入发展。

低轨卫星之通讯应用主要可分为三类,首先为传统卫星电话及窄频数据传输服务,运用其广覆盖优势,可提供山区、海面等地面通讯无法到达区域之语音、简讯及上网服务。由于卫星电话服务须使用特制之用户装置,因此目前相关服务之主要採用者仍以企业及政府客户为主。

其次,低轨卫星亦可提供卫星物联网服务,卫星物联网服务可运用于从海运、物流、农业、能源及公用事业与建筑等各种垂直领域。卫星物联网可透过装置直连卫星方式,直接向卫星收取、发送数据;亦可作为感测器数据的回传网路,利用低轨卫星将各式数据回传至企业网路、资料中心等进行数据分析与应用,如可协助企业追踪、监控与管理资产、确保员工人身安全及优化远距操作流程、即时监控运送易腐货物的卡车、确保靠港商船的安全驾驶等。

第三则是提供卫星宽频连网服务。由于卫星通讯系统朝高频发展,同时高通量卫星系统(High Throughput Satellite, HTS)透过频率重复使用,显着地将频宽容量增加,代表每颗卫星频宽都可大幅增加,并能以更低成本,提供更高的网路效能,进而使单位传输成本下降,使卫星宽频通讯之市场竞争力大幅提升,可实现如如高清影音传输、多方视讯会议、即时互动式地图分享等应用,因此为近期低轨卫星通讯服务业者如Starlink、OneWeb、Telesat、Amazon之Project Kuiper等重点布局之应用领域。

卫星宽频连网服务可直接面对消费者,亦可提供企业、政府连网所需。消费者卫星宽频部分,为Starlink首要布局之市场,Starlink自2020年推出Beta版服务后,初期目标是提供家用的卫星宽频服务,目前已于全球25国推出服务,并于2022年2月突破25万用户。企业宽频服务部分,航空、海事等领域亦是各家业者布局的重点,希望可取代价格高昂且传输速度低的传统卫星通讯服务。

目前各家业者布局而言,Starlink自2021年起向美国联邦通讯委员会申请一连串之测试验证,针对陆运、海洋、天空等场景进行用户终端连线测试,其中包含于美国领海250公里范围内进行海上测试。OneWeb也与Softbank、日本海运公司商船三井合作,预计将利用OneWeb的低轨卫星提供船舶卫星宽频服务。低轨卫星宽频除可提供家庭、企业最后一哩传输服务外,也可作为行动回传网路,协助电信业者将讯号涵盖延伸至布线不易的离岛、偏乡地区。如日本第二大电信业者预计与Starlink合作,预计利用Starlink的卫星通讯作为回传网路协助日本国内山区、小岛等地区之讯号涵盖,预计2022年中起相关服务将于日本开通。

而近期受到关注的低轨卫星通讯应用,就是作为灾害、战争时的紧急通讯或备援通讯系统。低轨卫星通讯网路因主要设备大多建置于太空,相较行动通讯、有线宽频等地面网路,不易受天然灾害或人为破坏导致通讯中断,因此可在地面网路断线后,作为替代方案维持通讯。

以天然灾害之应用为例,如2022年1月南太平洋岛国东加附近的海底火山爆发,引发芮氏规模达7.4的强震与海啸,导致通讯海缆毁损,通讯全面中断,主岛的网路连线歷时火山爆发五周后才获得修復,而其他外岛通讯则由Starlink以低轨卫星协助进行连结。

在人为破坏后低轨卫星通讯作为备援通讯之应用方面,如2022年2月俄罗斯对乌克兰发起战争后,也对乌克兰电信基础建设进行破坏,导致包含首都基辅等多地区之网路连线中断,Starlink随后将卫星用户终端设备运送至乌克兰,成功为网路断线地区提供临时连网服务。

低轨卫星通讯在Starlink、OneWeb等服务商推动下,广受各界关注的同时,也受到许多质疑,主因为目前主要业者的星系建立尚未完成,如进展最快速的Starlink第一阶段星系规划为12,000颗卫星,目前虽已完成约2,000颗卫星发射,但与其建设目标仍有一段距离;OneWeb在歷经破产重整后,虽加速星网建设,但原本预计2021年底在北纬50度以上地区开通服务的计画,也被延至2022年终左右;其他低轨卫星通讯业者更尚未实际展开卫星星系布建。因此其传输速度、网路容量等通讯表现、商业模式,尚未获得实际验证,是否能如前述业者的愿景一般,提供全球任何角落,价格合理的宽频连网服务,是各界持续关注的焦点。

另一方面,即使新兴低轨卫星通讯商用发展是否成功仍有待观察,但藉由东加火山爆发及乌克兰战争等事件,确实为各国政府带来启发,电信基础建设为国家安全之一部份,在紧急时刻需要有替代网路维持通讯的重要性;而低轨卫星通讯不仅可作为满足偏远、山区、海事、航空等宽频服务的选项,在作为紧急、备援网路应用之潜力,也让各界进一步关注其后续发展。

(本文作者为资策会MIC资深产业分析师曾巧灵)

#服务 #卫星通讯 #传输 #应用 #STARLINK