【愛曼妲專欄】低軌衛星物聯網兆元商機初探

【愛曼妲專欄】低軌衛星物聯網兆元商機初探。(圖:AFP)
【愛曼妲專欄】低軌衛星物聯網兆元商機初探。(圖:AFP)

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?


愛曼妲專欄 | 葉淑明

任職於5G毫米波通訊物聯網公司稜研科技(TMYTEK),具備廿年在產品行銷與品牌管理的全球市場策略經驗,涉足的產業領域包含強固型嵌入式工業電腦產品,企業級高速儲存系統,及物聯網應用解決方案。

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