衛星物聯網發展 錢進全球市場剖析
示意圖／中新社
上圖：印度國有電信企業BSNL，提供印度電信網絡移動語音和互聯網服務；下圖：全球導航衛星系統-GLONASS Union第一個監測站系統的開幕式典禮。圖／路透社
示意圖／本報資料照片
物聯網發展至今已迄20餘年，其在常見的感測、網路、平臺、應用四層架構中，應用端是商用價值最高部分；而衛星物聯網的發展路徑在一定程度上也會依循此模式。以農林漁牧較偏遠的地區和物流追蹤的跨域幅度來說，即便是低功耗廣域網路（LPWAN）仍難以做到全面監控，若要讓物聯網能落實全域覆蓋的目標，遂成爲衛星物聯網最重要成長動能基礎。根據市場預估至2025年全球將有超過1,000萬個衛星物聯網聯網裝置，產值逼近60億美元、並以終端設備硬體與連接費爲主要收益來源。
綜觀廠商於衛星物聯網通訊的動態，可發現從上游零組件至下游應用端皆已有相關商用案例，由於物聯網價值鏈是以終端應用的經濟效益最高，故往往會由場景應用來帶動技術發展。在現行發展趨勢下，衛星物聯網通訊未來着重的垂直領域，將會以資產監控、環境資訊蒐集、偏遠地區救災與跨海遠洋的海事應用爲主。
目前衛星物聯網現行廠商主要可分爲三類，包含（一）、行動衛星系統（Mobile Sat Systems，MSS）使用者，例如與聯發科合作的Inmarsat、Globalstar等，其專注行動與海事的場景應用；（二）固定衛星系統（Fixed Sat Systems，FSS），像是Eutelsat、Intelsat等以開發M2M、IoT的遙測、回傳服務爲主；（三）多屬於新創企業，其不若傳統衛星網路營運商需承擔較高的資本支出，而是以相關cubesat技術用運用現行衛星，使其能主攻低成本、低功耗與低延遲的服務
着眼通訊強化、環境觀測
各國力拚發展衛星物聯網
由於衛星幾乎不受地面環境和天然災害影響，與陸地和高空通訊設施相比可靠度自然高上不少，衛星產業協會（SIA）預估2020年全球衛星市場規模爲3,660億美元，並以地面設備和通訊遙測等衛星服務爲主要項目。從衛星發展的成本來看，早年傳統衛星在造價或發射成本的確要價不菲，然隨着技術成熟、衛星微型化與市場需求推動，現行大廠諸如SpaceX的1箭143星、Virgin用飛機加火箭發送衛星等，皆已有能力發射專屬衛星，用更低成本串聯數據和蒐集資訊，例如可用於環境觀測、測繪導航與通訊；奈米衛星（Nano-Satellite）而言，單就發射成本來看甚至不到傳統衛星的百分之一。
從目前各國衛星相關政策與計劃來看，如美國國家太空戰略、歐盟地平線2020科研計劃、臺灣第三期太空計劃與太空發展法草案等。
若以現行通訊、導航、遙測與科研等4個主要衛星應用服務來看，各國衛星產業發展架構略有差異，例如美國是通訊與遙測並重、中國聚焦遙測、歐盟較爲多元平均，俄羅斯、加拿大與英國則以通訊爲主，尤其英國幾乎全數佈局於衛星通訊上。
若進一步聚焦衛星物聯網，可發現各國政府多着眼於通訊強化和環境觀測，例如歐盟以法國爲主要代表，其探索與雲端服務供應商（Cloud Service Provider；CSP）共建合作的可行性，法屬廠商EutelSat、CLS發射的星系計劃，皆以低功耗廣域網路、M2M（Machine to Machine）通訊爲主要用途；在太空技術發展相當領先的俄羅斯同樣以通訊爲主，聚焦衛星寬、窄頻物聯網通訊于軍民市場的應用。此外，加拿大在低軌道提供低速的窄頻物聯網衛星星系，廣泛應用於交通運輸、水環保、資源探勘、工業互聯等領域；中國則以行雲工程爲主要計劃，預計應用於數據採集、地質與林業監測等。
衛星物聯網垂直領域應用
未來將延伸至急難救助
資產監控是衛星物聯網發展較成熟的一環，如放牧業于山區的動物追蹤便有FindMy、Ceres Tag等長年與Globalstar合作，利用後者的低軌道衛星（LEO）持續開發衛星IoT動物追蹤器，主要目的是提高農業產業化的效率與效益。另外，中、上游通訊與管理部分亦是廠商着墨重點，衛星通訊大廠Orbcomm在2020年12月，發射專門用於追蹤行動資產與監視設備的雙向全球連結衛星，藉由行動通訊與備用衛星的雙模組連結，提高如新冠肺炎疫苗配送仰賴的冷鏈配送通訊可靠性，並改善資產可視性和安全性。
資產監控與遠洋通訊爲主要應用，仍待技術成熟以降低成本
在衛星物聯網監測的大架構下，環境資訊掌握和緊急救災應變都成爲具潛力發展領域，如澳洲SASAT1太空任務則與SmartSat CRC、Inovor、Myriota等當地廠聯合與官方合作，規劃在2022年於南澳發射低軌衛星，蒐集至2024年天氣與叢林數據，屆時將使南澳成爲該國第一個衛星發射州，同時也被期待能改善該州環境、水監控與森林大火的緊急狀況。
海事通訊與遠洋物流是另一項衛星物聯網可應用領域，2019年Eutelsat便與Sigfox成爲策略合作伙伴，以其ELO衛星系統強化Sigfox於海上運輸、物流等應用。由於岸上至水面的設備衆多，因此其提供服務，流量與延遲性的需求也不盡相同，若是岸上平臺抑或救難隊，其所需的影像、圖片、音訊或文字等內容，則不同於一般通訊或船隻導航，其須具即時、高流量且高可靠度之通訊，目前衛星業務聚焦於衛星海事通訊的包括Inmarsat、O3b與Iridium等，其中Inmarsat是運用地球同步軌道（GEO）進行海洋運輸、空中交通管制與緊急救援的通訊。
整體而言，相較一般通訊來說，衛星雖已能強化物聯網於海事和遠洋物流的應用，不過由於衛星通訊仍受氣候和海洋環境影響，故一定程度也干擾其可憾度；此外，目前船載設備費用與通訊費仍高，例如Inmarsat其安裝天線、終端設備、SIM卡與電源等費用高昂，現行全球僅不到三分之一船隻能進行高質量的海上衛星通訊，故發展空間與挑戰仍大。
印度成功推出衛星物聯網NB-IoT
儘管衛星物聯網可有效落實物聯網無處不在的特性，然從海上衛星通訊案例可見，使用總成本仍是廠商關鍵考量之一，故小容量傳輸的低功耗廣域網路，也成爲衛星物聯網技術結合與最先切入點的理由之一。舉例來說，印度國有電信企業BSNL於2020年12月中旬與Skylo合作，於印度推出全球首個衛星NB-IoT網路，藉由整合兩者的通訊技術與地面基礎設施，提供農、漁、礦業等更廣泛的網路覆蓋範圍，並以產官合作壓低衛星NB-IoT網路終端使用成本，加速民生基礎產業數位化。
此外，印度從2014年發起國家計劃印度製造（Make in India），主要將印度轉變爲全球設計和製造中心，並將國防制造業、鐵路、航太等領域開放外國直接投資與鬆綁監管政策，而Skylo便是在此背景下與BSNL合作，該衛星NB-IoT網路預計也將率先應用於印度鐵路火車監控，並規劃藉由將閘道器Skylo Hub部署於拖拉機、漁船、卡車、採擴設備與電網等設備，讓長久以來離線的機器終於能連上網，進而能將數據進階應用。
另外，不僅印度國有電信企業發起衛星NB-IoT網路建置，俄羅斯國家導航服務提供商GLONASS Union亦與IoT連結服務提供商ACTILITY合作打造衛星LoRaWan通訊系統，着眼於永久性即時連網安全通知、物流市場、鐵路監控等，加上Sigfox與Eutelsat的合作，衛星物聯網料將結合低功耗廣域網路在公、私部門持續受到重用。
值得注意的是，衛星定位可靠性雖高，但標準衛星系統的精度往往不足，故Vodafone於2021年2月成功測試一項與物聯網平臺配合使用的新型衛星追蹤技術，藉由整合定位工具，有望將現行標準衛星系統的3公尺精度一舉縮短至10公分，以提升資產追蹤、自駕車、無人機等智慧應用大幅提升精密度。
Vodafone IoT平臺現行有近1.18億個連結裝置，主要提供連結性、設備管理、應用開發與聯網安全等服務，未來連結性、設備管理將可直接受惠於此新型定位技術。
雲端大廠加速佈局衛星產業
臺廠晶片以聯發科爲首
新冠肺炎疫情使企業加速數位轉型以及上雲步伐，面對如何提升業務的永續性來說，安定性高的衛星通訊遂成爲CSP大廠積極投入領域。事實上，雲端大廠持續爲了全球佈網而投注心力，然而並非全然順利，例如曾於2013年Google Project Loon高空氣球網路計劃便於2021年1月宣告終止；過往Facebook同樣有類似計劃Project Aqulia規劃以無人機做爲網路接點，然受限於飛行時間不穩與不足而放棄。
此也突顯若要達到全球網路大規模布建，成本與可靠性幾乎是最爲關鍵的因素，遂使衛星通訊成爲全球佈網重要選擇。對CSP大廠欲擴張全球網路覆蓋的願景，預期衛星通訊將成其最佳選擇，例如Amazon、Microsoft等已接連與衛星通訊大廠合作，着眼無網路地區的服務和緊急救災等領域。在此趨勢下，衛星通訊與雲端應用未來料將有深度結合，不過像是公私有云的管理與抉擇、安全性防護、速度的提升、強化市場需求與擴展客羣等，對雲端大廠而言，皆是必須克服的瓶頸。
臺灣廠商方面，衛星產業價值鏈中以地面接收設備發展較爲完善，亦有不少廠商切入國外衛星大廠的供應鏈，單以SpaceX便有羣電供應衛星訊號收發器、康舒供應電源供應器、啓碁供應路由器、穩懋供應功率放大器等，羣創則是與Kymeta合作開發用於急難救災用的衛星天線，臺揚更同時供應SpaceX、OneWeb、Kymeta的小型衛星地面站設備；若進一步聚焦於衛星物聯網，則有聯發科專注開發的通訊晶片。
綜上所述，鑑於成本仍爲廠商的關鍵考量，在研發投資成本較高與垂直應用爲公共領域的前提下，衛星物聯網議題若能持續拉昇至國家層級促成更多產官合作，且一定程度上壓低終端用戶使用成本，進而增加連接的感測器總數以提高數據預測分析準確性，將能有效加速後續推廣應用更爲普及。（本文作者爲TrendForce資深分析師曾伯楷）