• 科技大咖競搶發射低軌道衛星, 5G是一場從地面到太空的戰爭
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作者:魏聖峰     文章出處:先探雜誌   2035期      出刊區間:2019/04/19~2019/04/25

為讓通訊無死角,科技大廠把腦筋動到外太空去,計畫大量發射低軌道衛星,把數據訊號打到衛星上,從衛星下載數據訊號到任何地方,這就是5G傳輸模式。
馬斯克的火箭公司Space X的發射技術越來越純熟,並達到該公司先前設定的目標,就是火箭發射可以回收再使用,以降低成本。隨著5G時代來臨,包括軟體銀行、臉書、Google和亞馬遜等網路公司都積極跨入衛星領域。亞馬遜表示,未來將要發射三千多顆低空衛星,這樣就能讓地球的網路沒有死角;發射大量低空衛星的概念,軟體銀行也曾發表過類似的計畫,並在三年前投資十億美元成立OneWeb,希望能在二○二七年達到徹底解決全球寬頻上網的問題。

今年以來軟體銀行股價漲幅超過六成,是日經二二五指數中漲幅第二大的成分股,軟體銀行股價能有如此亮眼的表現,我們認為和5G的題材很有關聯。最近日本總務省核准NTT DoCoMo、KDDI、軟體銀行和樂天提出的5G營運申請表,將信號頻譜分配各這四家電信公司,計畫從明年春天開始推出全面的高速大容量服務。對日本來說,跨入5G服務有時間的急迫性,因為明年夏天就要舉辦二○二○年東京奧運,日本人一定會在這次奧運會期間好好地展現5G服務內容的多樣性。日本人曾經在一九六四年舉辦過奧運會,當年首度創下體育賽事透過衛星實況轉播的紀錄,從此以後開啟人類的衛星實況轉播服務時代,明年是日本人第二次舉辦奧運會,日本人如何超越當年衛星實況轉播的紀錄,很可能會盡其所能地將5G服務內容呈現出來,奠定在5G時代的地位。



軟銀的5G布局策略



一六年軟體銀行用天價的二四三億英鎊收購IC智財權公司安謀(ARM)是軟體銀行在5G布局的最大手筆。在軟體銀行旗下,ARM在自動駕駛、5G、雲端運算和物聯網方面積極布局。以自駕車為例,他們的自駕車由開發人員研究演算法,車上架設伺服器等。這樣的設計對行車來說還不錯,但如果要製造數百萬台自駕車,就得要考量成本和電力使用效率。為此,ARM著手設計相關藍圖,要把自駕車所需的運算能力和功能放進處理器中,並在處理器內部署重要的安全軟體。

從現有科技技術來看,自駕車要能達到全自駕的境界,很重要的就是要有精確的導航設備。但地球表面卻是凹凸不平的,有高山、平原、丘陵地、湖泊和海洋等不同地形地貌。這些地形地貌都會阻擋無線訊號的傳輸,尤其是5G的訊號屬於毫米波,更容易受到環境的影響。這也就是為什麼軟體銀行和大型網路公司在5G的布局中一定要發射低空衛星的理由,發射低空衛星把訊號從太空中引導自駕車的運行,就等於是把整個地球當作一個物聯網的概念。

為了讓從外太空傳來的訊號無死角,那就得要發射很多低空衛星,徹底解決訊號無死角的問題。軟體銀行投資的OneWeb已經在去年初發射十多顆衛星,並在今年先在阿拉斯加地區啟動寬頻網路的服務,未來還要發射約七二○顆低軌道衛星,運行高度約在一二○○公里。實際操作上,OneWeb提出「衛星群+近地軌道」的解決方案,可以大大減少衛星與地表的距離,並能強化數據的傳輸速度與精確性。在衛星發射方面軟體銀行選擇Space X,隨著各大網路公司的布局,發射越來越多的衛星到太空將是個趨勢,也會讓Space X在發射火箭的生意越做越大,Space X是全球第一家民間商用火箭發射公司。



Space X火箭發射技術成熟



Space X這兩年的火箭發射技術越來越成熟,去年初還搭載一輛特斯拉Model 3電動車到外太空去,且該公司的火箭發射器在發射後也都能精準地回收。Space X在四月十一日才發射世界上推力最強的「獵鷹十一號」重型火箭,獵鷹火箭有二七台發動機,推力超過兩百萬公斤。美國NASA在四五年前使用土星五號運載火箭把太空人最後一次送上月球。從那以後,這次的「獵鷹十一號」就是推力最強的火箭。根據Space X的計畫,預計要在年底時執行載人升空的計畫,若能執行順利,在幾年內將可執行商用載人的任務。甚至美國要再次載人登陸月球,都要靠Space X的獵鷹火箭。

Space X也是從過去的失敗取得寶貴的經驗後才能有今天的成果。一六年九月,由Space X的獵鷹九號火箭在準備升空點火測試引擎時突發生爆炸,使該火箭上搭載價值二億美元的以色列Spacecom公司製造的通訊衛星Amos-6遭到焚毀。這次事件重創以色列衛星通訊業者,而這顆衛星是臉書準備要用來在非洲地區提供寬頻上網服務,也讓臉書的衛星發射計畫受挫。幸好臉書也開發了無人機Aquila等其他技術,仍能透過雷射和奈米波技術,為偏遠地區提供免費網路服務。

相較於Space X每次發射升空時的高調,馬斯克還有一項低調的Starlink計畫,這項計畫就是要用密集衛星為全球提供寬頻網路的計畫,當然也會用來作為導航特斯拉自駕車的用途。這項Starlink計畫需要和許多單位協調,步調相較之下比較緩慢,但美國聯邦通信委員會(FCC)已經在去年底批准Space X發射七五一八顆衛星的請求,讓Starlink的實現又更進一步。Space X並沒有掛牌上市,但該公司這幾年幾乎每二∼三個月就能幫客戶發射商用衛星到外太空上,生意還不錯且是獨家生意,市場預估Space X的市值估計約二一○億美元。

Google也有自己的衛星計畫,該公司規劃要投資超過十億美元拓展全球衛星網路服務,以達到讓偏遠低區也能上網。這份計畫將會以一八○個小型而高性能的衛星,運作於低軌道來進行。一六年Google在斯里蘭卡升空搭載WiFi的熱氣球服務,並和Google配合良好,在當地政府持續配合下,能把WiFi拓展到斯里蘭卡全境。由於斯里蘭卡國土面積不大,發射這類搭載WiFi熱氣球的計畫,比起鋪設光纖會更便捷,也能降低成本。



Google的衛星計畫



Google在一五年初,投資十億美元在Space X獵鷹九號火箭和Space Dragon太空船的計畫。這項計畫除了加速地球訊號的傳輸速度、偏遠地區連網服務外,還要在太空中打造第二個衛星網路,有朝一日要讓移民到外太空的人類也能上網。在這項計畫中,Google取得約一成的股權。另外,Google早在五年前就曾用五億美元收購一家運用衛星技術的高質量圖像公司Skybox Image,該公司利用衛星網路提供可精確到米的高質量圖像和長達九○秒的視頻,還能透過追蹤特定目標,作為相關領域的綜合分析。Skybox Image的技術運用在很多領域,例如根據蟲害趨勢安排農業計畫、向貨物零售商提供儲油量訊息、根據追蹤運貨船隻而優化貨物供應鏈等的技術。

從以上各家公司在商用衛星服務的布局來看,Space X無疑是布局進度最快的公司,若沒有Space X火箭發射進度成熟度不斷提升,各家公司的商用衛星也無法順利升空。Space X的火箭發射技術是當前商用衛星發展的重要關鍵,軟體銀行、Google也都和Space X有密切的合作關係。不過這樣的局面在未來幾年內可能有不同的面貌,Space X執行長馬斯克將有競爭對手出現,這個競爭對手大家也不陌生,就是亞馬遜的創辦人貝佐斯。

這幾年亞馬遜在電子商務和雲端運算兩項業務大幅領先競爭對手,品牌價值不斷提升,一度讓貝佐斯成為地球上最有錢的人。去年第四季股價一度下跌,卻也在今年的行情中逐漸回升,近期資本市值重回九千億美元,坐穩全球第三大資本市值企業。亞馬遜股價表現不錯,讓貝佐斯也想寄情於航太事業。貝佐斯擁有Blue Origin,今年一月Blue Origin的無人火箭「新謝帕德號」進行第十次的試射任務。貝佐斯的太空計畫,主要是要實現載人到太空旅行的夢想。雖然這個太空夢很燒錢,但對貝佐斯來說,錢不會是問題,如何能讓Blue Origin的技術儘早實現載人到太空旅行的目的才是重點。

就短期目標來說,亞馬遜在執行一個專案代號為Project Kuiper,預計要發射三二三六顆低軌道衛星,以建立涵蓋全球的高速通訊網路。這個計畫其實和Space X的Starlink以及軟體銀行的OneWeb類似。不過,與這些專注於航太、通訊網路公司不同的是,亞馬遜本身擁有龐大的網路服務體系,要讓該公司從電子商務到雲端服務都能保持成長的模式,最重要的就是要不斷擴大使用者數量,若能從偏遠地區的為切入網路使用者市場中,讓亞馬遜看到未來的龐大商機。



把衛星應用在AWS平台



最近亞馬遜發表一項AWS Ground Station計畫,並和Iridium公司合作,將衛星應用到AWS平台,可以讓數以億計的偏遠地區用戶也能透過衛星連結上AWS平台,使用廉價、方便和快速的網路服務,讓亞馬遜的電子商務、雲端服務和影音串流等的網路服務,都能達到像非洲或其他偏遠地區。對亞馬遜來說,透過衛星服務所能連結到地球每一個角落的網路服務,是成本最低的方式。這樣的構想是一項新的雲端服務,在全球設置十二個地面站天線組成的全託管網路,可快速地從衛星下載數據到AWS全球基礎設施區域,打破所有地形的限制。這樣的構想也就是把地球當作一個物聯網的服務概念。

亞馬遜根據AWS客戶的創新業務內容觀察到,很多企業需要收集橫跨許多多國家和地區的資料,例如全球性的氣象預報、表面圖像合成和通訊等。現在要執行這類任務需要租用許多地面天線和各國的衛星服務,需要耗費龐大成本。亞馬遜的構想是,只要能成為亞馬遜AWS Ground Station計畫的用戶,就能節省許多成本支出,也能隨時透過這項計畫的服務內容,隨時下載各項數據內容。但亞馬遜也坦承,這項計畫需要發射三二三六顆低軌道衛星才能完全建立涵蓋全球的衛星通訊網路,至少需要八∼十年,目前在商業航太領域每顆衛星的成本都至少需要一百萬美元,若要建立衛星通訊網路的成本至少要超過五○億美元。亞馬遜不可能獨力完成,也需要和志同道合的公司一起合作,才能完成這項計畫。

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