聯發科搶衛星地面網路整合商機 發表最新6G NTN技術白皮書

IC 設計廠聯發科 (2454-TW) 繼催生全球第一款 5G 衛星通訊智慧手機後,也發表最新衛星網路和地面網路整合為題的 6G NTN (Non-Terrestrial Networks) 技術白皮書,未來將透過衛星網路和地面網路的兼容互補,打造陸海空全地形、全空間的立體覆蓋範圍,提供使用者無縫智聯的通訊服務。

聯發科表示,6G 不僅開啟創數位服務的新時代,還可縮小城鄉數位落差,為全球沒有地面網路覆蓋的區域提供基礎的衛星簡訊、通話及上網等通訊服務,並可能催生更多創新的應用,例如進行緊急救災、無人區監控、野火防治、海上浮標資訊收集等服務,對全球永續發展做出積極的貢獻。

聯發科指出,衛星通訊可改善地面網路的覆蓋限制問題,跳脫地面基地台的限制,將可衍生出更多創新應用場景,目前公司已成功商用全球第一組 5G 衛星物聯網 (IoT NTN) 通訊晶片,並在 MWC2023 展示全球第一套 5G 衛星寬頻 (NR NTN) 通訊技術驗證平台和測試手機,且持續研發 B5G 和最新 6G NTN 關鍵技術。

通訊系統設計研發本部總經理范明熙表示,在成功推進 5G 商用和積極提升用戶體驗的基礎上,聯發科將繼續在 6G 技術標準化和商用推動上發揮通訊、運算、和平台的整合優勢,發揮產業影響力,突破發展實用的核心技術,與業界夥伴一同努力,開發全球統一標準並推動全產業生態發展,達成陸海空的廣域覆蓋的境界,帶動 6G 長遠的成功商業化。

聯發科此次白皮書從 5G 衛星與地面通訊與整合的發展現狀,分析相關技術及產業發展趨勢,同時對現有 5G 衛星通訊技術可進一步增強的領域進行探討,包括網速、服務連續性和頻譜可用性,並提出潛在的關鍵技術解決方案及勾勒未來整合的應用場景。

相對於後期才加入 NTN 技術的 5G 標準,聯發科認為,6G NTN 技術應該在 6G 物理層和協議層設計初始階段就一併考慮,衛星及地面的技術才可達到最佳化。

與私有衛星通訊技術相比,根據 3GPP 開放標準而定義的 6G NTN 通訊技術,將可以運用現有全球行動通訊產業鏈的規模經濟優勢,將衛星通訊從利基市場帶入主流消費者群中,並運用生活常用的連網終端裝置或設備,如手機、汽車、物聯網等,提供使用者不中斷 (Always-Connected) 的通訊服務。

聯發科研究並提出了四大 6G NTN 關鍵技術研究方向,包括高效率波形設計、可預測的移動性管理、大型衛星天線陣列與波束成型、以及衛星與地面網路頻譜共享技術。

為增強覆蓋範圍,聯發科說,6G 波形設計需要針對衛星傳輸通道進行優化,以進一步提高頻譜使用效率並降低複雜度。而現有的 5G 網路的連線切換是基於傳統的測量與回報流程,在衛星通訊環境終會造成較高的開銷和服務中斷。

聯發科認為,運用衛星軌道的可預測性,將能有效縮短尋找不同衛星的時間並減少網路開銷,最終達成無縫切換的連網體驗。

此外,衛星訊號覆蓋服務範圍通常會隨著衛星在軌道上的仰角而不同,變化範圍可達數十至上百公里之多,這將造成地面終端的連線可靠性的問題,但根據研究發現透過先進的天線陣列技術以及波束動態調整技術能協助低軌衛星飛越服務區域期間保持較穩定的地面訊號強度與覆蓋範圍。

最後,衛星頻譜的稀缺將造成未來衛星通訊進入主流消費市場的限制,透過和地面網路使用相同的 6G 底層技術,聯發科看好,衛星與地面網路間將有更好的頻譜共享技術與機制讓過去難以實現的目標得以達成,以因應未來持續成長的衛星網路流量並開創更多嶄新的應用商機。

在永續發展及人類民生福祉上,整合後的 6G 的衛星及地面通訊,將有潛力做出更大貢獻,包含促進全球發展、增加生產力、創造新的商業模式,將可帶來多面向的社會轉型。

由於 NTN 可用在地面網路難以覆蓋的區域,將落實照顧偏遠地區居民的通訊權益,並可透過在偏遠、難以到達的地區部署 IoT NTN 感測器來監測水源、火災,更快地做出回應,加強保護森林、野生動物和附近的人,同時還可以防止森林火災引起的碳排放;其他 IoT NTN 感測器也可用於檢測非法砍伐、偷獵等,深具地球永續發展及保護環境的效益,構建普惠人類的新社會。

隨著 5G 的商用落地不斷推高外界對新世代通訊的期望,全球覆蓋的衛星智慧手機成為近期熱門亮點,衛星通訊晶片將透過各式行動裝置滲透到一般終端消費者市場,根據 Precedence Research 的調查,2022 年 5G 非地面通訊市場規模已達到 37.9 億美元,預計 2032 年將達到 276.9 億元,從 2023 至 2032 年間的年複合成長率預計達到 22%,顯見各界對於推動 NTN 發展的積極程度。