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創辦人談衛星 3/先要「鋪天」才能「蓋地」

衛星通訊示意圖。(美聯社)
衛星通訊示意圖。(美聯社)

本文共1181字

作者 李中旺

最早出現的觀測用衛星,只要有一條對地的鏈路,把觀測到的訊息傳到地面就可以了。

當通信衛星出現了,至少需要兩條鏈路,一條對地面的終端用戶,另一條對地面的閘道器(Gateway)。閘道器會在地面和網際網路連接,用戶透過衛星和地面閘道器,與網際網路相連(如圖一所示)。

圖一:衛星透過兩條鏈路將用戶聯網。 李中旺/提供
圖一:衛星透過兩條鏈路將用戶聯網。 李中旺/提供

問題在於:當低軌衛星地面涵蓋的範圍裡,只有用戶群(可以構成區域網路),沒有閘道器(廣域網路)的時候,衛星就無法「及時的」連上網際網路(如圖二所示)。

圖二:沒有涵蓋閘道器的衛星,無法為用戶聯網。 李中旺/提供
圖二:沒有涵蓋閘道器的衛星,無法為用戶聯網。 李中旺/提供

衛星除了對地面的用戶和閘道器鏈路之外,「星際鏈路ISL (Inter Satellite Link)」是指衛星在太空中,和鄰近(前、後、左、右)的衛星同伴,用微波或雷射來建立相互傳遞訊息的管道。

衛星透過星際鏈路「鋪」滿「天」空,編織出一個覆「蓋地」球的星網,也稱為星殼(Shell)。一旦星網組成之後,不管衛星涵蓋的地面範圍裡有沒有閘道器,信號都可以經過星際鏈路到達有閘道器的地點落地(如圖三所示)。

圖三:星際鏈路可以讓用戶連接到遠端閘道器,連上網際網路。 李中旺/提供
圖三:星際鏈路可以讓用戶連接到遠端閘道器,連上網際網路。 李中旺/提供

現今大部分太空中的低軌衛星沒有配備星際鏈路,可能是因為高速飛行的衛星要不斷調整自己的姿態和天線的角度,才能保持和鄰近的衛星相連,技術上比較困難。

銥衛星的微波星際鏈路

銥(Iridium)衛星最早建立了星際鏈路,每顆衛星用微波來和鄰近的衛星溝通。雖然鏈路的帶寬只有10Mbps,但用了少顆數(66顆)的衛星,也就完成了全球衛星網路的布建(如圖四所示),是少數開通撥打低軌衛星電話服務的公司。

圖四:銥衛星透過星際鏈路已完成全球覆蓋(取材自Iridium.com)
圖四:銥衛星透過星際鏈路已完成全球覆蓋(取材自Iridium.com)

星鏈的雷射星際鏈路

星鏈V1.5版本之前的衛星是各自獨立的,沒有星際鏈路。現在大多數(>80)星鏈服役中的衛星都是V1.5版之後,配備了雷射星際鏈路。用戶的訊息可以經過鏈路在空中跨洲傳遞,一直到目的地附近的閘道器才落地 (如圖五所示)。

圖五:大多數的星鏈衛星都配備了雷射星際鏈路,完成高速全球覆蓋(取材自starli...
圖五:大多數的星鏈衛星都配備了雷射星際鏈路,完成高速全球覆蓋(取材自starlink.sx)

2022年1月的地震,拉斷了東加王國的聯外固網。當時星鏈的星際鏈路還沒有發展完備,因此規劃要花半年在八百多公里外的斐濟建立閘道器,讓東加的信號經過斐濟落地,才能連上網際網路。最後星鏈透過星際鏈路的佈建,不到兩個月就提供了東加人衛星上網服務,令人驚訝。

蘋果手機採用的低軌衛星沒有星際鏈路。為了開通緊急救援(SOS)服務,它快速的在各地增建閘道器。希望在開通服務的國家地區,每顆衛星所涵蓋的地面範圍裡都有閘道器,可以連上網際網路,讓讓求救訊息順利抵達緊急救援中心。

衛星沒有後裝市場(AM),沒有星際鏈路的衛星一旦到了天上,便很難就地改款增加星際鏈路功能。現在和未來的四大低軌衛星群,Oneweb, Starlink, Kuiper和Telesat,除了Oneweb的星際鏈路政策尚不明朗之外,後面三者都有清楚的星際鏈路計畫。

星鏈衛星的軌道最低(550公里),因此星殼的表面面積最小,加上衛星的數量多、密度高,衛星之間的距離最近,建立和運作星際鏈路也格外的具有優勢。

(作者是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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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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