【愛曼妲專欄】低軌衛星物聯網兆元商機初探

人類探索太空的行動從未止息，衛星產業也在近幾年由於低軌衛星的商業化發展，進入了白熱化的競爭時期，許多公司與新創都希望能取得一席之地，站穩市場地位。在廣博的衛星產業鏈之中，有一個極為重要的技術融合，未來將會影響全球數十億人的生活方式，這個技術就是「物聯網」（Internet of Things）。低軌衛星與物聯網的技術融合，帶來的不僅是兆元等級的市場商機，更關鍵的變革是，許多既有的產業將會因此而被顛覆，甚至消失，或是轉型。當然，也會有許多新興的應用隨之誕生。

低軌衛星的商業化發展

低軌衛星作為通訊與觀測用途，距離地面 200 至 2,000 公里之間，產品壽命 3 至 5 年。以 2,000 公里高度覆蓋地球，需要 5,000 個低軌衛星， 500 公里則需要布滿 10,000 個之多。隨著衛星製造技術的進步，過去用於軍事國防產業的低軌衛星開始朝向小型化，火箭發射運載成本降低，開啟了商業化的市場。

眾所周知， SapceX 公司的星鏈計畫讓單次火箭發射可以投放 60 個衛星，加上射頻元件技術的突破，大幅提升資料傳輸速率，讓單一衛星可覆蓋更廣的區域，也直接推動行動通訊產業的變革。無論是美國衛星產業協會或是國際電信聯盟，都看好低軌衛星市場，預估在 15 至 18 年之內，太空經濟規模將突破一兆美元，其中衛星產業占比將近九成，尤其全球尚未普及光纖網路的 30 多億人口，網路基礎建設困難的地點，航海與航空載具通訊，都將受惠於低軌衛星通訊。

回到台灣業界，最快切入低軌衛星產業的是地面站設備，包括用戶終端產品，衛星載台上的次系統，戶外天線系統，室內網通設備次系統，室內外設備連結次系統等。以毫米波新創稜研科技為例，聚焦在毫米波技術，提供波束成形產品（Beamformer）與寬頻昇降頻產品（Up/Down Frequency Converter），能同時支援 5G/6G 行動通訊與衛星通訊的應用，以及相控陣列封裝天線（Phased Array Antenna-in-Package, AiP），可進行電子掃描與天線調整，也是現今全球唯一有能力從衛星天線設計到測試與量產的公司。​​稜研在 Ku/Ka 頻段電子掃描陣列的工程能力與關鍵技術，將成本與天線耗能同時降低，讓毫米波天線尺寸更小更省電，更與全球的衛星業者討論規格，是讓台灣廠商從代工廠躍升為衛星通訊關鍵組件產品的設計者。

物聯網與低軌衛星的技術融合

接下來，我們要探討低軌衛星產業中非常重要的一個發展契機，也就是與物聯網產業的融合。

過往物聯網產業是依賴無線通訊技術，包含 5G/ 802.11aj/ LoRa/ NB-IoT/ BLE/ ZigBee 等各種技術，其中，中高速業務主要以 5G 為主，中低速業務則是 LPWA。有學者提出，包含 5G 以下是地球陸地的 2D 網路， 5G 與 6G 搭配衛星構成「空中聯網」（Internet of Satellite, IoS），才是地球表面與空間全面覆蓋的立體 3D 網路。我們可以借用這個概念進行理解。

物聯網的終極目標是「萬物聯網」（Internet of Everything），要做到萬物聯網，通訊無死角，全覆蓋，是必須具備的前提。因此，運用低軌衛星補足地面通訊之不足，成為各項創新的起點，至此開始誕生了低軌衛星物聯網的新創。新創業者採用立方衛星星群建立衛星物聯網路，例如 Kepler 與 Swarm。

台灣業者切入衛星物聯網產業以地面設備供應鏈為主，硬體的部分是指感測層與網路層，關於網路層的硬體，包含地面基地站與天線和終端裝置等在內。簡單說，台灣的衛星物聯網地面設備與現行的物聯網是類似的架構，但是在網路層需添加衛星通訊終端與地面站，目前網路服務仍仰賴既有的地面網路，衛星物聯網主要是落在學術研究與科學研究的領域，而地面網路與衛星網路，兩者之間是可互補的關係。

現階段，衛星物聯網聚焦於能源，運輸，消費物聯網三個應用面，並延伸至農業與環境災害監測等領域。所謂的「衛星即服務（Satellite-as-a-Service）」以及改善物聯網佈建成本與降低資費，即是新創潛在的商機所在。網路層與衛星物聯網基礎相關的地面站，天線與終端裝置，國際上有很多公司與新創相繼投入，其中，天線是台灣業者既有的成熟技術與產品。

未來已來，我們準備好了嗎？

台灣過往在物聯網硬體設計製造享有相對優勢，但是在低軌衛星產業鏈目前相對弱勢。假如能融合兩者的技術與應用場域，創造全新的商業模式或是創新服務，未嘗不是台灣企業與新創的市場契機，而政府相關部會亦很積極於佈局衛星產業，作為國防產業的一環，產官學研攜手合作，對於發展低軌衛星物聯網，期望能有突破性的進展。一場全球疫情，讓許多產業加速數位化，也開始正視數位轉型之必要，在此後疫情時代，勢必有更多的衛星通訊物聯網需求，我們準備好了嗎？