人類研發衛星通訊技術已超過半世紀，近年在SPACEX 創辦人伊隆·馬斯克 （ELON MUSK）的破壞式創新下，衛星製造成本與發射成本大幅降低，加上烏俄戰爭的推進下，發現衛星通訊在地面通訊因戰火摧殘的場景時，提供了通訊備援的優勢，掀起全球低軌衛星熱潮，從美國、英國、加拿大，到亞洲的日本、韓國以及臺灣等各國政府與廠商皆力拚在這片「星空市場」占有一席之地。
隨著各方資本與人才入局搶食太空經濟的熱潮，太空產業已從過去的限於國安及國防市場的局限性，逐漸轉向商業市場驅動的普用性，其最重要關鍵原因之一，即是「成本下降」。SpaceX將火箭可回收再利用，以及衛星設備元件不用太空/軍方規格，改用商規元件等，皆改變遊戲規則。在衛星發射成本、衛星酬載成本大幅降低的驅動下，推動衛星通訊的商用市場從利基型市場在規模效應下往消費型市場移動，自然這是臺灣網通產業在這波發展熱潮的機會，不可避免的，也會面臨挑戰。
根據美國衛星產業協會（Satellite Industry Association, SIA）發布的衛星產業狀況報告（SSIR），2020年與2021年的數據皆顯示全球衛星產業的產值，集中在地面設備與衛星服務，兩者合計產值占比高達9成以上，而衛星製造及衛星發射佔比小於10％。顯示地面設備與衛星服務還是各國廠商投資的主要目標。
目前低軌道衛星通訊的頻率多為Ku頻段（12 ~ 18GHz）與Ka頻段（26.5 ~ 40 GHz），其中Ka頻段與5G毫米波行動通訊頻段（24.25 ～ 71 GHz）部分重疊，所需的元件、軟硬體、網路單元與專業知識有機會與5G技術或產品供應鏈共通使用，而現行臺灣網通產業在5G技術及產品已有基礎，因此若將5G供應鏈與研發布局，順勢擴散到低軌衛星地面設備產業上，並掌握關鍵技術或產品，將成為我國拓展衛星商機的利基點。此外低軌道衛星通訊所需的終端設備，除了像SpaceX的固定式地面終端外，也可以設置在飛機、大型貨運車、海運船隻等多樣化載具上，與傳統的行動通訊網路結合，可以提供互補性、更多元化且無所不在的通訊服務。
工研院開發低軌衛星通訊技術，重點之一是發展高階大型相位陣列天線模組技術。我們認為大型相位陣列天線模組是低軌衛星通訊的核心元件，可同時使用在衛星酬載及地面設備，具備規模效益與適合臺灣網通業專長的特點。為了能讓衛星高度在600公里至2000公里外、移動速度達每秒7.4公里、惡劣天氣下依然能通訊等要求下，支持衛星酬載及地面設備間的穩定通訊，大型相位陣列天線技術扮演關鍵角色。
工研院研發大型相位陣列天線技術的目標是進口替代，從波束成形演算法、升降頻電路、鎖相迴路電路、數位控制電路與電源供應電路，甚至是相位陣列晶片架構等核心技術與生產製造皆能自主；目的是協助並提升我國廠商自主開發衛星通訊元件與系統。臺灣過去資通訊領域已有完整且成熟的產業鏈，如晶片、PCB版、被動元件、組裝、驗測等，這些基礎與人才皆有利臺灣廠商複製過去成功的研發與生產製造經驗，競逐全球低軌衛星商機。
另一方面，臺灣發展衛星通訊仍有許多挑戰。通訊系統就像人類的神經傳導系統，負責接收及傳輸訊號，其中的數據還原需仰賴通訊協定。現行Space X、OneWeb、Amazon等大廠發展的低軌衛星的通訊協定屬私人自訂，並無全球標準，彼此間無法互通。而觀察臺灣過去參與手機、電腦等全球市場獲得成功，皆是因為全球市場走向標準化及開放架構，因此目前低軌衛星市場的通訊協定尚無標準化的現實，將是臺灣長期發展低軌衛星系統並佔具高附加價值生態位的挑戰之一。
為了低軌衛星系統長期的發展，並透過開放架構吸引更多參與者加入，臺灣產業界也應積極參與3GPP，並鼓吹融合行動通訊與低軌衛星通訊的通訊協定能成為全球標準，愈開放、愈多人參與將有助於低軌衛星生態鏈的完整及高效，而臺灣產業可聚焦於標準化產品中的高附加價值核心。
（本文由工研院資訊與通訊研究所所長丁邦安授權轉載）
