一、前言

衛星可為地球上偏遠地區或困難到達地區提供網路訊號，物聯網可透過有線或無線的方式，互相連接通訊系統上的各種裝置；衛星物聯網則是當物聯網設備移動到非地面網路訊號的區域時，會從蜂巢式網路(Cellular network)之地面連接方式切換成衛星通訊之連接方式，帶來更便利的通訊服務。近年來，隨著通訊服務需求增加、高速寬頻技術提升，以及政府與企業的資金投入，正在推動衛星物聯網市場成長；過去，GEO衛星為衛星物聯網的主要技術，現在，正轉向使用LEO衛星；相較於GEO衛星，LEO衛星有小於30毫秒之低延遲特性，以及100 Mbps之高網路涵蓋率。依據美國美國國防分析研究所(Institute for Defense Analyses, IDA)的科技政策中心(Science and Technology Policy Institute)推估，在2024年，衛星寬頻容量需求服務(包含同步軌道衛星GEO、中軌道衛星MEO、低軌道衛星LEO)之年均複合成長率將達到29%，下圖為2021至2027年衛星物聯網之用戶數量預測。

二、關鍵技術

近期發展的LEO衛星，使用先進的Ka波段與V波段頻譜，以及卓越的主動式天線(Active Antennas)處理技術，提供更高數據傳輸速率與更高安全性。此外，新興技術的出現，將有望提高每顆衛星的傳輸能力、增加LEO衛星的頻寬容量，藉以降低衛星運營成本。下列將說明衛星物聯網之關鍵技術：

(一)AI人工智慧
在衛星物聯網中導入AI人工智慧，可以更有效率地處理包括地球觀測系統(Earth Observation, EO)、全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite Systems, GNSS)、遙感探測系統(Remote Sensing)等大量衛星數據，並據此實現地面基地台即為服務 (Ground-Station-as-a-Service)之解決方案。地面接收站也在Space Situational Awareness (SSA)系統上運用AI快速地與衛星溝通，以應用於即時運動軌道預測、校正、太空物體的位置追踪等。

(二)物聯網(IoT)
物聯網結合衛星網路，將網路的涵蓋範圍擴展到地球上更大更遠的地方，從城市擴展到偏遠地區。一般來說，物聯網主要由閘道器(Gateway)、終端設備(End Devices)、雲(Cloud)組成。其中，物聯網中的低功耗廣域網路LoRaWAN與Sigfox技術備受關注，其具備低功耗、高網路涵蓋率之優點，可廣泛應用於多種場景。

(三)動態頻譜存取技術(Dynamic Spectrum Access, DSA)
用於提高頻譜利用效率的動態頻譜存取技術正在研發中，包含軟體定義無線電(Software Defined Radios, SDR)與感知無線電(Cognitive Radios)。其中，動態頻譜存取技術的應用場景包含陸地與海上移動、廣播衛星(Broadcasting Satellite)，以及固定與移動衛星服務。目前，加拿大Kepler Communications公司、美國 Hawkeye 360公司正計劃在小型衛星生態系統中使用軟體定義無線電技術；美國Tethers Unlimited公司正計劃將感知無線電技術加入動態頻譜存取平台。

(四)超高頻技術(Ultra High Frequency, UHF)
超高頻是指頻率範圍在300 MHz至3 GHz之間的電磁輻射波段，波長範圍為1至0.1公尺。超高頻受環境因素的影響小，廣泛地用於數據傳輸領域，主要應用於電視、無線電傳輸、頻道廣播。此外，UHF的天線尺寸小，更適合用於小型裝置。

(五)特高頻技術(Very High Frequency, VHF)
特高頻是指國際電信聯盟(International Telecommunications Union, ITU)指定的頻率範圍介於30至300兆赫茲(MHz)之間，屬於無線電波範圍。特高頻通訊技術可以遠距離且快速地傳輸大量資訊。

三、衛星物聯網生態系統的價值鏈

衛星物聯網的特性、應用、市場機會，對於衛星物聯網生態系統的價值鏈有重要影響，其價值鏈從產品的研發階段、原材料供應、衛星物聯網服務，以及組件的設計與製造、組裝、系統整合，到終端用戶的全部過程，各階段都有其附加價值，如下：

(一)研發
各產業參與者都在自己的研究室進行樣品的研究與開發，強化量產品的性能，並取得超越競爭對手的優勢。當全球衛星物聯網市場推出商業產品後，有的投資者會為這些研發階段的公司提供資金，期望在未來能獲得利潤。當研發流程結束後，會依最終規格來設計量產品。此階段的價值增加比例為10至15%。市場參與者包含美國Iridium Communications公司、澳洲Fleet Space Technologies公司。

(二)原料供應商
原料供應商是依據製造商的需求來提供產品組裝或製造所需的材料，像是組裝元件、半導體材料、電子零件，以及用於衛星物聯網系統外殼所需之金屬與塑膠材料。此階段的價值增加比例為20至30%。

(三)代工廠OEM (組件/產品製造商)
代工廠致力於設計、製造、組裝、測試衛星物聯網系統或是衛星組件。依據系統或是組件所需之精度、組裝類別、終端用途等規格進行製作，並透過校正、測試，製造衛星物聯網系統所需的各種組件。此階段的價值增加比例為30至60%。市場參與者包含美國Northrop Grumman公司、法國Thales公司。

(四)組裝廠與系統整合商
組裝廠與系統整合商在衛星物聯網系統的扮演著重要角色，負責組裝產品所需的各元件，並將這些已經由組件/產品製造商進行校正、測試後之小型或大型元件，整合成衛星物聯網系統所需的一個產品。此階段的價值增加比例為70至80%。市場參與者包含歐洲Airbus集團、澳洲Myriota公司、西班牙Sateliot公司。

(五)終端用戶
衛星物聯網系統價值鏈最終階段是用戶，包含企業團體、個人買家，用戶可依據特定的應用需求，購買或升級現有的衛星物聯網系統。此階段的價值增加比例為90至100%。

四、衛星物聯網之垂直產業應用

衛星的關鍵技術包含先進的電子技術與運載火箭技術，其相關研發投入也越來越多，進而帶動衛星物聯網之垂直產業應用需求，包含海事、石油與天然氣、物流運輸、能源、農業、生醫等應用領域，農業領域為成長最快速的市場，預計2022至2027年間的市場複合年成長率將達到25.3%，如下：

(一) 運輸與物流
目前，DHL、UPS、FedEx物流業者正在其運輸與追踪系統中，使用車載資通訊系統來追踪他們的貨物，以提供更好的客戶服務；然而，並非每個區域都有行動通訊服務，除了住宅區之外，道路與高速公路上的蜂巢式網路涵蓋率品質參差不齊，對於跟踪車輛、貨櫃，提供運輸路線、貨物溫度資料之應用困難，帶給物流業者挑戰。衛星物聯網可解決上述問題，透過低功率車載資通訊系統、5G窄頻物聯網(NB-IoT)傳輸模式，提供通訊連接，無論在何處都可以直接連接到太空中的衛星。

(二)軍事國防
物聯網與衛星網路的結合應用於感測器與軍事設備，可讓軍事人員更加了解自身所處之環境，從而協助完成軍事作戰、後勤保障、情報搜集之任務，增加軍隊的防禦能力、任務的成功率，藉以提升國家的軍事競爭力。

(三)農業
精準農業讓農民能夠更有效地管理人力、資源、農場，同時提高農作物生產力，增進農產品利潤；然而，雖然農村地區生產糧食的土地廣闊，但缺乏基礎設施，通訊品質不佳，造成精準農業執行上的困難。藉由衛星物聯網技術，以通訊衛星來接收與發送涵蓋全球之訊號，可提供低成本的連接服務，提高執行精準農業的可行性，幫助農業實現永續發展。

(四)海事
依據經濟合作暨發展組織(Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)的研究報告顯示，全球貿易大約有90%貨物是透過海運；然而，海上的網路與通訊能力有限，造成業者訊息傳遞的限制。近年來，越來越多的海運業務使用衛星物聯網來追蹤貨櫃，藉由衛星物聯網之車載資通訊系統(Telematics)，進行網路連接功能，追蹤跨越海洋的貨櫃、找回遺失或被盜的車輛，或是在緊急情況下向船舶發出警報，提供相關訊息。目前，西班牙Sateliot公司與德國Sensefinity公司合作，在智慧貨櫃中導入5G 物聯網衛星技術，以防止貨物損壞，也能減少食物浪費、碳排放，為海事產業的永續發展提供貢獻。

(五)石油與天然氣
石油鑽油平台是位於海上的大型的結構設施，用於鑽井提取石油和天然氣；然而，由於石油鑽井平台與行動通訊基地台、通訊站之連接距離太遠，或是某些石油設施必需在水下環境進行通訊，導致業者開採石油與天然氣之困難度增加。有鑒於此，應用衛星物聯網，可提供業者高可靠度的網路連接功能，確保開採地點，以及提供高安全度的危險負載通知，遵從各項安全規範，還能用於油田基礎設施、設備之監控，藉以提高生產力、減少支出。

(六)能源
電力公司正在將物聯網技術整合於智慧電錶、智慧電網系統，以控制並改善能源的供應與消耗，進行電力的自動化生產與分配；進一步地，將衛星物聯網技術運用於該產業，透過衛星訊號與地面設備連接，可大幅增加訊號涵蓋範圍，提供偏遠地區更好的通訊連接服務，為能源產業打造永續環境。

(七)生醫
生醫產業將物聯網技術應用於遠程患者監測系統(Remote Patient Monitoring, RPM)與遠程去中心化臨床試驗(Decentralized Clinical Trials, DCT)，以改善患者的診斷過程與治療效果。近年來，歐洲太空總署(ESA)的TelAny計畫(Telecommunication Anywhere)，透過衛星通訊技術，結合醫療、軟體、電信的專家經驗，讓醫生遠距監控與治療急診病患或慢性病患者，即時提供有效的虛擬診斷與治療方法，提高患者的治療效果，其項目包含使用植入體內的設備監測患者並獲取生命訊號、處理遠洋船舶上的緊急醫療需求。

五、結語

衛星物聯網具備全球通訊的能力，可接收與發送訊息，消除地理限制，提供偏遠或難以到達地區之網路服務，實現全球通訊連接，應用範圍廣泛；然而，衛星物聯網的運作過程中，涉及多個網路、平台、設備的連接，若某個通訊設備或是數據傳輸的階段未受到保護，將可能允許駭客攔截、阻斷、操縱，甚至完全控制通訊系統，進而影響衛星通訊系統的運作，因此，需要採取完善的安全措施來保護衛星通訊系統；此外，將衛星發射到軌道的成本高昂，若衛星發射失敗，所有投資將會虧損，此不確定性對衛星服務產業的投資市場仍有極大風險，期望未來能夠藉由關鍵技術的持續發展與突破創新，降低衛星計畫延遲或取消的可能性。