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創辦人談衛星 8/天羅與地網之間必有一戰?

低軌衛星示意圖。(美聯社)
低軌衛星示意圖。(美聯社)

本文共2231字

作者 李中旺

2024年SpaceX的衛星首發

SpaceX的星鏈Starlink預計在今(2024)年執行144次的發射任務。1月2日,在萬眾矚目下,獵鷹9號火箭啟動今年的第一次發射,承載了21顆Starlink的衛星升空,其中傳統的衛星有15顆,特別為手機直連而升級的衛星有6顆。1月10日傳來好消息,手機已經收到了第一通升級衛星傳來的簡訊。這證明了手機直接連衛星(D2D,Direct to Device)在星鏈是可以實現的技術。

是星鏈的一大步,卻「不是」人類的第一步

根據Lynk Global這家公司的網站,在2021年4月該公司就領先全球,完成了一般手機與衛星直通的雙向簡訊。[1]。

另一家衛星公司AST SpaceMobile也在給投資人的說帖上宣稱:該公司在2023的3月使用三星手機的2G功能,加上AT&T的頻道,第一次透過衛星,打通了美國德州Midland到日本的樂天的電話。2023年9月又透過衛星上的5G基地台,連通了夏威夷茂宜島到馬德里的電話,這樣的連線還具有驚人的5Mbps連線速度。[2]

領先者沒有料到,當Lynk Global還只有第一期(Tower-1)的6顆衛星在空中運行;AST SpaceMobile 也只有一顆BlueWalker-3的衛星在軌實驗的時候,星鏈已經將6顆衛星送上了天。

星鏈沒有搶下手機直接連衛星的頭香,但全球產業和媒體都目不轉睛地盯著它的進度。主要的原因還是因為星鏈的全球星座部署完備、技術超強、資金雄厚、信號已經在71個國家落地。這次一口氣發射6顆手機直連的衛星,如果實驗結果良好,很快就會後發先至,一舉展開大規模的D2D衛星的部署。

星鏈並沒有如預期地往「更大」的V2版衛星發展

為了補償星、地之間長距離信號的衰減,AST SpaceMobile的BlueWalker 3衛星採用超大型的(面積64平方公尺)相控天線陣列來送收地面手機的信號,如下圖一所示。

圖一:AST SpaceMobile為一般手機直連衛星而設計的的BlueWalk...
圖一:AST SpaceMobile為一般手機直連衛星而設計的的BlueWalker 3巨型相控天線陣列衛星 取材自該公司網頁

一開始,星鏈的衛星也打算用超大的天線來實現手機直連。在2022年8月SpaceX與T-Mobile的聯合記者會上,馬斯克表示:「由於一般手機的信號抵達550公里的衛星時已經太弱,加上衛星是以每秒7公里多的速度對地飛行,所以星鏈必需設計新的V2版衛星,裝置7公尺直徑的大天線。這樣的天線摺疊起來的面積有25平方公尺,大到獵鷹9號無法承載,一定要用新的載具「星艦(Starship)」火箭才能運送。」

值得注意的是:也許是因為星艦火箭發展有些延宕,SpaceX這次仍然是採用較小的獵鷹9號火箭來運送衛星。從星鏈三大主要版本衛星的整理可以推論(如下表一所示),這次做手機直連的6顆衛星是升級版的V2-mini-D2D。正式版V2的大型衛星並沒有如期登場。顯然,星鏈採用了更先進的相控陣列技術(Phase Array)來取代了大天線。

表一:星鏈各種主力衛星整理 取材自Nextbigfuture
表一:星鏈各種主力衛星整理 取材自Nextbigfuture

由「奢」入「儉」難,手機直連衛星的目的是什麼?

美國三大電信公司都急著與手機直連的衛星公司完成策略結盟:AT&T與AST SpaceMobile,T-Mobile與星鏈Starlink,Verizon與Amazon Kuiper。另外還有獨立的Lynk Global和Dish Network兩家公司也準備在手機直連衛星的市場一展抱負。

在行動通信普及的國家裡,手機能夠「奢侈」的以數百Mbps的速度執行精彩寬頻應用。然而現今手機直連衛星的連線速度只有數Kbps左右。被地面寬頻連線寵壞了的消費者,一點都不習慣「降維」到K級「簡樸」的直連衛星來通信。因此現階段手機直接連衛星,應該僅限於緊急狀況的簡訊和語音求救應用。即使華為和蘋果率先用特定的手機直連衛星,但它們的應用仍然限制在緊急狀況的呼救。

緊急狀況不會頻繁的發生。即使能夠收到月費或使用費,呼救的業務極可能入不敷出。那麼電信公司和衛星公司爭相投入數十億美元來發展手機直連衛星,圖的是什麼?

由「缺」入「儉」易,地廣人「不稀」地區的五不政策

大家都認為衛星通信最適合地廣人稀,沒有無線信號到達的地區。然而,地球上還有很多人口密集而「缺」乏固網與行動通信的地區。在這些地區 ,「手機直連」不需要鋪設光纖、不需要建立行動基地台和供應基地台的電力、不需要購買昂貴的用戶終端(UT)設備、不需要投入資金、甚至不需要地面電信運營商的介入,用戶憑一支普通手機,直連接天上的衛星,就可以實現全球通話。衛星公司在這些地區提供窄頻的、最「儉」樸的手機通話,但也最能快速啟動營運,最能創造投資收益。

赤道附近的49個國家有16億人口,是全球行動通信稀缺的地區,如下圖二所示。AST SpaceMobile短期內劍指海外,計劃第一期(Phase 1)在這地區提供7億個衛星電話連線。這確實能夠快速有效的彌平區域數位落差。

星鏈應該有類似的規劃,只是沒有說出來。

圖二:AST MobileSpace 計劃以BlueWalker 3衛星星座提供...
圖二:AST MobileSpace 計劃以BlueWalker 3衛星星座提供7億人的手機通信,亮點代表手機密度。 取材自Transhumanica

天羅與地網之間必有一戰?

或許需要10年或更長的時間,一般手機直連衛星技術會愈來愈成熟,連線愈來愈穩定、頻寬愈來愈大、成本也愈來愈低。來自天上的運營商終於勝出,有效的擠壓了地面的運營商。

也或許受制於天地之間的距離和各種不定因素,手機直連衛星的發展一直不如預期。衛星通信只能扮演著救援的角色,和地面的行動通信互補,。

衛星通信還在起步與高速發展的階段,現在下的任何的結論,都還是言之過早。

附註:

[1] https://lynk.world/how-we-do-it/

[2] AST SpaceMobile Investor presentation Jan 2024

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友訊科技共同創辦人、明泰科技創辦人,現任職於創威訊科技

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