衛星應用話題正熱，其中，低軌衛星因其低延遲及較高的傳輸速率獲得廠商青睞，Starlink、OneWeb、Telesat及Amazon積極推動商轉進程。衛星技術及服務多元，本文分析四大服務商布局策略，並說明台灣廠商切入重點。
根據衛星產業協會(Satellite Industry Association, SIA)指出，2021年衛星服務經濟規模達1,180億美元，占整體太空產業31%，與2020年相比有所成長(圖1)，該成長有很大一部分原因來自服務已正式商轉。而隨著2021年10月SpaceX所提供之低軌衛星網路服務正式商轉，OneWeb也緊接著在2022年12月投入營運，未來使用低軌衛星網路服務客戶數勢必逐步增長，預計通訊服務在衛星服務中將占有一席之地。
既有的同步衛星雖可提供網路服務，但由於網路速度與固網差異較大，過去服務未能普及，而Starlink所提供之低軌衛星服務，其網路速度已大幅提升，明顯優於同步衛星，故全球用戶數明顯逐步成長，於本文撰寫時已達40萬用戶。
若將低軌衛星網路與光纖網路進行比較，可發現光纖網路無論是在網路速度或價格皆具有優勢，故現階段低軌衛星網路服務客群，仍以無法建立基地台之偏鄉地區為主，都市地區以光纖網路方案為大宗。
圖1 2020~2021年全球太空產業營收
資料來源：Satellite Industry Association，資策會MIC整理(9/2022)
從總目標衛星數來看，SpaceX為領導業者，該公司已在2021年12月向FCC申請提出Starlink 2.0計畫，並使用二代衛星投入第三階段衛星部署，整體規畫已達41,926枚，領先其他低軌衛星業者。其次是Amazon，該公司已向FCC申請增加4,538枚衛星部署，總目標衛星數已達到7,774枚，未來5~10年有可能成為全球第二大低軌衛星營運業者。另一家低軌衛星營運商OneWeb，目前已有7,020枚之衛星部署規畫，現階段總目標衛星數排名第三。而排名第四的Telesat受到疫情衝擊，總目標衛星數已由1,671枚縮減至1,571枚。
隨著低軌衛星市場競賽日益增溫，雖受到戰爭、疫情等因素影響，部分營運商仍看好低軌衛星後續所帶來之市場商機，持續加大衛星部署規模，未來亦增加低軌衛星之訊號覆蓋範圍。
SpaceX所提供之網路服務已於2021年10月正式進入商轉，全球累積40萬用戶，並於36個國家提供服務。該公司之低軌衛星部署共可分為三階段：第一階段為部署距離地球540~570公里軌道之衛星，該階段仍在進行中，共計4,408枚；第二階段為距離地球340公里軌道之衛星，近期已進行部署，共計7,518枚；第三階段為二代衛星部署，共計30,000枚，於新型火箭載具開發完成後開展計畫。
英國衛星業者OneWeb截至本文撰寫時，預計服務商轉時間為2022年12月(編按：已延期至2023年初)。該公司低軌衛星部署共可分為二階段，第一階段共計648枚，累計已成功部署428枚(編按：至截稿前已達542枚)。受俄烏戰爭影響，過去合作之俄羅斯衛星發射商Roscosmos已停止OneWeb的衛星發射，OneWeb轉與SpaceX合作以完成第一階段部署。第二階段共計6,372枚，預計在2023年後展開部署。
Amazon預估服務商轉時間為2026年，於近期進行2枚原型衛星進行測試。該公司之低軌衛星部署共可分為二階段，第一階段共計3,236枚，預計在2023年展開部署；第二階段共計4,538枚，可能在2030年開始布局，若順利進行將成為全球第二大低軌衛星營運商。
加拿大衛星業者Telesat預估服務商轉時間為2026年，受疫情影響，第一階段衛星發射時程已遞延至2025年，衛星枚數也由原先298枚縮減至198枚；第二階段共計1,373枚，可能在2026年展開部署(表1)。
整體來說，各大營運商將於未來五年內全面商轉衛星服務，而2026年將是低軌衛星進入成長期的一年。現階段SpaceX已搶占低軌衛星陸上服務市場之情形下，各業者未來將採取不同的市場策略。OneWeb、Telesat因涉及政府投資，服務客群將以政府為主，空中、海上市場也是兩大業者近期關注客群。從Amazon衛星發射時程及整體衛星部署規模來看，該業者專注之市場並非單純的衛星網路，極有可能是在為物聯網服務進行準備，因此現階段著重於相關雲端服務開發，待未來完成低軌衛星部署，將能快速與雲端服務進行連結，以成熟產品迅速攻占物聯網市場。
觀察SpaceX、OneWeb、Amazon及Telesat現有低軌衛星布局，可歸納出三大未來方向要點，包含提升衛星資料傳輸速度、擴大服務項目及開展移動載具服務市場。
雷射光通訊技術萬眾矚目
使用衛星間雷射光通訊技術，最大優勢是可提升資訊傳輸速率，同時減少地面站設置數量，降低地面站營運成本，故衛星間雷射光通訊技術受到各界關注。
SpaceX已於2019年初步測試成功，近期該公司向FCC提出申請，發射具備雷射光通訊設備之低軌衛星進行測試。Amazon由於低軌衛星部署時程較晚，有望在雷射光通訊成熟後，將該技術整合至低軌衛星中，建立衛星間雷射光通訊鏈路。而OneWeb及Telesat兩大業者，目前也都有雷射光通訊的技術測試規畫，但短期目標仍著重於衛星部署，待衛星數量達到一定規模後，將加大雷射光通訊開發力度。
除了SpaceX已開發雷射光通訊技術並於衛星上進行測試外，目前Amazon、OneWeb、Telesat仍屬開發初期，不過設備供應商Mynaric、Tesat等業者已經開發出實體設備，可望在該技術能有進一步提升。為了在時速27,000公里的低軌衛星捕捉到衛星間雷射訊號，雷射光發射精度將成為商業化關鍵。
高低軌衛星整合進行中
為增加資料傳輸量並補足服務項目，低軌衛星與同步衛星已有整合趨勢，已部署相當規模衛星之營運業者，漸漸開始與同步衛星業者進行合作，例如IntelSat、EutelSat。
SpaceX以補足低軌衛星缺口服務為導向，與同步衛星業者進行合作，以獲取如地面觀測圖像等服務，擴展該公司服務項目。OneWeb則因低軌衛星數量尚不足夠，整合同步衛星主要以增加資料傳輸量為目標。而Amazon已具備同步衛星，待後續低軌衛星部署完成後，預計將整合自家高低軌衛星，以提供多樣化服務。Telesat因處在低軌衛星初步部署階段，待進一步擴大衛星規模後，可望與同步衛星業者洽談合作。
除了低軌衛星業者的需求，取得低軌衛星服務也是驅動同步衛星業者合作之動力。近年因網路快速崛起，衛星轉播電視營收已受到影響，此時取得低軌衛星網路服務為最具效益的選擇之一。結合高、低軌衛星之雙方需求，逐步達成合作共識，未來將有更多高低軌衛星進行整合。
台灣業者切入移動載具終端市場
為擴大低軌衛星通訊市場，衛星業者已和空運、海運業者展開合作。以空中移動載具服務市場來看，由於載具移動快速，須使用具備相位陣列天線之平板型終端，即時追蹤低軌衛星訊號。國內業者具備多樣的相位陣列天線技術，如啟碁可針對天線形狀進行設計，進一步縮短訊號追蹤時間；耀登則是藉由線路設計，減少相位器的配置，進一步降低成本；創未來、稜研皆具備相位陣列天線檢測相關技術，可縮短天線檢測時程。台灣業者對於相位陣列天線技術具備製造及檢測能力，若能進行上下游整合，將形成空中移動載具終端一條龍供應鏈。
而海上移動載具移動較緩，機械式轉向天線終端應用最為廣泛，國內業者如中衛已具備完整生產機械式轉向天線之製程能力。同時，可依據不同使用環境，採用玻璃纖維及碳纖維等材料製成產品，以達到抗腐蝕及輕量化等需求。藉由專利及產品觀察，台灣業者具備移動載具終端之關鍵技術，可望切入終端設備供應鏈，未來也將隨著衛星營運商進一步擴大移動載具服務市場提高營收。
(本文作者為資策會MIC產業分析師)