小型衛星與後端數位化轉型將驅動太空產業的創新與成長，本文將摘錄Frost & Sullivan論述太空產業的發展預測，以及IDC論述衛星作為通訊用途的發展。

一、全球太空市場的運作模式變遷

(一)2020-2040年發展預測

(二)太空產業商業模式改變

二、太空產業市場發展預測

全球太空產業市場大致分為四類，包含衛星製造、發射服務、地面站與衛星網路，以及後端應用(衛星通訊、地球觀測、導航、科學任務與技術示範)，2019-2030年的市場收益預測說明如下：
(一)衛星製造
1.    市場發展
對製造星系衛星(constellation satellites)與高通量衛星(High Throughput Satellite, HTS)的需求，將讓衛星製造市場收益自2019年的近200億美元，成長至2030年的3,661億美元。其中，通訊衛星將在未來10年成長5倍，預估將占2030年衛星製造市場收益的67.7%，主因於對後端資料處理需求的大幅成長。許多現有的參與機構與廠商正尋求在地球同步軌道(geostationary orbit, GEO)、中地球軌道(Medium Earth Orbit, MEO)與低地球軌道(Low Earth orbit, LEO)建置高容量通訊衛星，進而提高新設與替換通訊衛星的生產需求。若以衛星重量來看，重量界於250~500公斤的衛星將占2030年衛星製造收益市場的43%，主因商用大型星系計畫需求。若以區域發展來看，北美地區將占2019-2030年市場收益的67.9%，且2030年的收益金額將是2018年的5倍。
2.    顛覆性技術
(1)    軟體定義衛星(Software-defined Satellites)：可在衛星硬體上重新寫入程式，包含通訊頻譜、配電方式與覆蓋範圍等，此技術能提供後端使用顧客更有彈性且負擔得起的解決方案。
(2)    全電化衛星(All Electric Satellites)：利用電力推進系統變更衛星軌道與穩定衛星站的高度，並為負載系統提供更多動力，已成為商業太空機構的主流，估計未來對全電化平台的需求與投資金額將逐漸提高。
(3)    軌道上服務(In-orbit Servicing)：包含燃料重新充填、硬體替換與升級，以及殘骸移除，將可延長衛星任務的壽命，此技術能降低營運成本，估計未來5年內的投資金額將增加。
(4)    模組化衛星(Modular Satellites)：次系統層級的標準化與模組化皆須要符合新的規範，此技術適合短期內需大量衛星製造的企業。此技術將降低製造成本、提高供應鏈生產效率，並降低任務的風險。
(二)發射服務
1.    市場發展
2019-2030年間，衛星發射的市場收益將達1,025億美元，將從2019年50億美元，至2030年將超過100億美元，主要需求來自大型星系衛星營運廠商，如SpaceX與OneWeb。估計2019年至2030年將發射至少12,700座衛星，目前衛星發射需求與服務能量間有相當明顯的差距，導致衛星發射等待期為6個月至2年，且因供需間的不平衡，致使發射價格多由發射廠商決定，若未來有更多的發射載具與提高載具重複使用，將使發射衛星的價格更有議價空間。至2030年，約有60%的衛星發射需求來自商業衛星，包含星系、寬光束地球同步軌道衛星與高通量衛星，估計將發射10,141座衛星。衛星發射需求主要來自商業用途，約占總發射需求的88.9%，政府與軍事機構每年平均衛星發射需求僅60與35顆。以區域來看，需求主要來自北美，約占總發射需求的64.2%，估計2019-2030年間的衛星發射量將達10,851顆。
2.    顛覆性技術
(1)    批量生產(Serial production)：製造標準化的火箭以降低生產所需時間與提高發射頻率
(2)    可重複使用的載具：透過可重複使用的發射載具以降低廠商的發射成本
(3)    標準化的整合流程：提高基礎設施利用率且提高單個基礎設施的發射次數
(4)    遠端診斷：透過遠端存取讓衛星營運廠商可進行特定檢查，以降低整體成本
(5)    流程標準化：透過標準化與翻修方式，減少發射載具與衛星的存貨成本
(三)後端應用
1.    全球通訊衛星(SATCOM)市場發展
2019-2025年累積市場收益將達1,054億美元，從2018年的137億美元，成長至2025年的162億美元。以區域來看，北美在2019-2025年期間的累積市場收益占比最高，為36.4%，次之為歐洲的23.2%、亞太與中亞的19.4%，主要的市場參與者為SES S.A.、Intelsat、Eutelsat S.A.、Inmarsat plc、Telesat與Viasat Inc.。衛星將被整合至5G網路，提供更好的使用者體驗，LEO能提供更低延遲的傳輸服務，衛星在5G的應用包含衛星回傳、互連裝置的軟體更新、火車與飛機的網路傳輸、緊急/災害通訊用途，結合衛星與地面5G將能整合移動與固定的寬頻服務。
2.    2018年衛星導航市場：各國機構皆投入衛星導航計畫，約每年投入10億美元於已穩定開發的計畫。
(1)    Global Positioning System (GPS)(美國)：超過30座衛星、6個MEO、精準度達30 cm、2019年投入資金為14億美元。
(2)    Galileo (歐盟)：至2019年完全商轉、22座衛星、3個MEO、提供公眾使用的精準度達1公尺、總投入成本為100億美元
(3)    Glonass (俄國)：24座衛星、3個MEO、精準度達2.8公尺、2011-2020年預算為118億美元
(4)    Beidou (中國大陸)：25座衛星、精準度可達數十公分。
(四)小型衛星地面站
星系衛星的營運廠商認為即時影像與提供更流暢的全球網路解決方案是相當關鍵的價值，故廠商需要大量且廣泛佈建全球上傳與下載資料的地面站，地面站的基礎設施設置是廠商面臨最大的瓶頸。目前小型衛星地面站傳輸約有70%支援S波段(2- 4 GHz)與 X波段(8-12 GHz)，地面站運營商正興建Ka頻段與Ku頻段功能，以滿足小型衛星高速連接服務的需求。

三、衛星作為通訊應用之進展

(一)B5G與國際電信聯盟2030網路(International Telecommunication Union's NET-2030)
2020年7月ITU正式核准3GPP提出的整合無線介面技術(Set of Radio Interface Technology, SRIT)，包含Release 15與Release 16的5G NR (new radio)規格、增強型行動寬頻通訊(enhanced mobile broadband, eMBB)、可靠度和低延遲通訊(ultra-reliable low-latency communication, URLLC), and 巨量多機器型態通訊(massive machine-type communications, mMTC)。Release 16透過強調多重輸入多重輸出(multiple input multiple output, MIMO)效率、網路切片(network slicing)、省電、雙連結與自我組織網路(Self-Organizing Network, SON)進一步改善5G NR，並延伸探討5G應用案例，如URLLC、車聯網(vehicle to everything, V2X)、區域網路(local area networks, LAN)、物聯網(Internet of Things, IoT)與5G衛星存取，以及網路自動化、公眾預警系統等特殊服務。預計2022年將發布Release 17，綜整上述提到的議題，特別是強化SON與支援人工智慧的無線接取網路(Radio Access Network, RAN)資料蒐集與非地面網路(Non-Terrestrial Networks)功能，以及52.6GHz以上頻譜的運作。國際通信聯盟目前分為無線通信部門(ITU-R)、電信標準化部門(ITU-T)和電信發展部門(ITU-D)，其中電信標準化部門(ITU-T)已成立「為網路2030所需技術之焦點小組」(Focus Group on Technologies for Network 2030)，分析2030年之後B5G通訊所需的網路架構與技術缺口等。IDC認為6G無線通訊可能透過新的太赫茲(terahertz)與整合衛星通訊至系統架構，提供更多的頻寬與更快的傳輸速度服務。

(二)衛星雲端聯結與地面站即服務(ground station as a service, GSaaS)
除了傳統蜂巢基地收發台(Base Transceiver Station，BTS)，非地面無人機(non-terrestrial unmanned aerial vehicles)、高空平台基地台(High Altitude Platform Station)，以及低軌(LEO)/中軌(MEO)/地球同步(GEO)衛星將提供更全面的通訊覆蓋的基礎設施，而不需透過有線的海底光纖串聯各洲間網路。Release 16已針對5G非地面網路的衛星存取擬定相關規範，進行中的Release 17將制定特定架構，估計可在2022年完成，將進一步整合衛星通訊於6G，各類通訊衛星特性詳圖三。

許多企業已投入或規劃發展星系衛星，如圖四。SpaceX的Starlink，將於2021年每兩周發射獵鷹9號火箭(Falcon 9 flight)，估計將發射60顆衛星；亞馬遜Kuiper將在2029年前新增發射3,200顆衛星，Telesat規劃發射近300顆衛星。這些衛星將以Ka波段 (26–40GHz)為主，但亦能使用Ku波段(12–18GHz)。目前最前沿的雲端連網是探索衛星通訊所架設的網路，以非地面網路(NTN)來看，衛星的價格持續下跌，不過維護地面與太空通訊設施的成本仍相當高。亞馬遜於2018年提出地面站即服務(ground station as a service, GSaaS)，客戶依據在AWS Ground Station使用的天線時間支付費用，微軟則在2020年提出Azure Orbital GSaaS，該平台提供虛擬雲端數據機處理數位化與產業標準格式的射頻訊號。