國立臺灣大學 電信工程學研究所 魏宏宇

隨著多軌道衛星系統逐步成形以及NTN納入行動通訊標準，衛星通訊正由專用通訊系統逐漸轉變為全球通訊基礎設施的重要組成。

前言

隨著全球通訊需求持續成長，傳統以地面網路為核心的通訊架構正逐步朝向天地融合（Space–Air–Ground Integrated Network，SAGIN）的整合型網路體系發展。在此架構下，衛星、空中平台與地面通訊系統將形成高度整合的通訊基礎設施，使全球網路覆蓋與服務能力得以進一步提升。

過去衛星系統多被視為地面網路的補充覆蓋手段，主要應用於偏遠地區、海事與航空等特殊場景。然而，隨著低軌道（Low Earth Orbit, LEO）大型衛星星系的快速部署，以及中軌道（Medium Earth Orbit, MEO）與地球軌道同步（Geostationary Earth Orbit, GEO）衛星系統能力持續提升，多軌道（Multi-Orbit）衛星網路逐漸成為未來全球通訊架構的重要組成 [6]。

另一方面，行動通訊標準的演進亦加速了此一轉變。3GPP在Release-17與Release-18中正式將非地面網路（Non-Terrestrial Networks，NTN）納入行動通訊標準，使衛星得以作為行動通訊無線接取網路的一部分，並可與地面5G核心網進行整合 [1][2]。此一發展意味著衛星系統將不再僅是獨立運作的通訊平台，而是逐漸成為全球行動通訊網路的重要延伸節點。

從系統工程與產業發展角度觀察，衛星通訊的演進並非單一技術突破，而是涉及網路架構、設備介面標準、頻譜政策與產業生態等多層面的系統性轉型。在IMT-2030與6G研究藍圖中，NTN被視為未來通訊網路的重要組成，其角色將由過去的補充覆蓋逐漸轉變為支撐全球通訊韌性與服務延展的重要基礎層 [3][8]。

基於上述發展背景，本文將從市場需求演進、系統架構轉型與通訊體系發展三個面向，探討多軌道衛星與NTN技術的發展脈絡及其未來產業影響。

市場需求演進：從覆蓋導向到通訊韌性

早期衛星通訊系統的主要功能在於補足地面網路難以覆蓋的區域，例如海事、航空與偏遠地區等應用場景，其核心價值在於提供基本連線能力。然而，隨著全球數位化與跨域應用的快速發展，通訊需求已逐漸從「能夠連線」轉向「持續且可靠的連線」。

對於跨國企業專網、交通運輸系統以及關鍵基礎設施而言，通訊服務的持續性與網路韌性已成為比單純覆蓋更重要的設計目標。例如海事與航空通訊服務、全球物流系統以及遠距能源管理等應用場景，皆需要穩定且不中斷的通訊連線。

在此背景下，單一軌道衛星系統往往難以同時滿足延遲、容量、覆蓋與可靠度等多重需求。例如，高軌衛星具有廣域覆蓋與高穩定性，但受限於傳輸延遲；低軌星系則提供較低延遲與較高容量，但需要頻繁換星與複雜追蹤機制；中軌系統則在兩者之間取得折衷。因此，多軌道衛星協同運作逐漸成為兼顧效能與可靠度的重要架構，使不同軌道特性的衛星資源得以互補運作，以提升整體網路韌性與服務持續性 [7]。

因此，市場需求的轉變亦促使衛星通訊逐漸由單一衛星鏈路的設計模式，邁向多軌道整合的網路化架構。

系統技術轉型：從專屬鏈路到網路導向架構

隨著多軌道衛星系統逐步發展，衛星通訊的設計理念正由傳統專屬鏈路導向的架構，逐漸轉向以網路為中心的系統設計模式。過去衛星通訊多以單一衛星系統與專用設備為基礎，天線、射頻前端與數據機之間通常採高度整合的封閉式架構，使不同衛星系統之間缺乏互通能力。

在此架構演進下，網路層的智慧化調度逐漸成為重要技術之一。例如透過SD-WAN （Software-Defined Wide Area Network）等網路管理機制，可依據延遲、封包遺失率與服務需求進行動態路徑選擇，使多軌道衛星鏈路得以整合為可策略化管理的傳輸資源。

另一方面，設備介面的標準化亦促進了衛星地面設備架構的開放化。DIFI（Digital IF Interoperability）所提出的數位中頻介面，使天線系統、射頻前端與數據機之間的功能得以分離，促進設備架構的模組化發展。 [5]。

在通訊標準方面，3GPP NTN使衛星得以作為行動通訊無線接取網路的一部分並與地面核心網整合 [1][2]。然而在實務部署上，許多衛星系統仍採用非3GPP架構與專用波形，因此兩種體系在未來相當長一段時間內仍將並存發展。

頻譜與法規框架：ITU的協調角色

隨著LEO星系快速部署以及高頻段（Ku、Ka甚至Q/V頻段）使用增加，頻譜與軌道資源協調逐漸成為全球關注的重要議題。國際電信聯盟（ITU）在頻譜分配、干擾協調以及衛星系統與IMT系統共存方面扮演關鍵角色。

在ITU的協調框架下，各國與衛星營運商須遵循國際頻譜與軌道管理規範，以避免不同衛星系統之間的干擾問題。相關規範將持續影響未來衛星通訊系統的技術發展與部署策略 [3][4]。

未來技術與產業發展潛力

隨著多軌道衛星系統逐步成形以及NTN納入行動通訊標準，衛星通訊正由專用通訊系統逐漸轉變為全球通訊基礎設施的重要組成。在此架構下，衛星與地面網路之間的整合正逐步深化，形成天地融合通訊架構（Non Terrestrial–Terrestrial Convergence）[6]。

從長期技術發展脈絡來看，在IMT-2030與6G研究藍圖中，未來通訊網路將逐步朝向Space–Air–Ground整合架構發展，使衛星、空中平台與地面網路形成一體化通訊基礎設施 [8]。

在產業層面，多軌道衛星與天地融合網路的興起亦將帶動衛星製造、通訊設備、半導體與網路軟體等產業的跨域整合。對於具備通訊技術與電子製造能力的產業體系而言，如何在衛星地面設備、系統整合與關鍵技術標準化方面建立長期能力，將是未來產業發展的重要方向。

結論

通訊產業正處於朝向「水平開放整合」的技術轉捩點。隨著 3GPP Release 17/18/19 標準將 NTN正式納入行動通訊範疇，衛星不再是獨立於地面網路之外的備援選項，而是 6G 時代異質網路架構中的核心組成。具體而言，軟體定義衛星（Software-Defined Satellites） 與 數位中頻介面標準（Digital IF Interoperability, DIFI） 的結合，正促使衛星地面站從昂貴的專屬硬體轉向雲端化虛擬運行，這對於實現衛星星系的「快速部署」至關重要。同時，透過 軟體定義廣域網路（Software-Defined Wide Area Network, SD-WAN） 智慧路由技術，多軌道系統—包含GEO、MEO與LEO得以在極短時間完成鏈路切換，將 LEO 的極低延遲與 GEO的廣域容量無縫整合。這不僅優化了全球網路的延遲與吞吐量，更在系統韌性上實現突破性進展。展望 未來，天地一體化無線網路（Space-Air-Ground Integrated Networks ） 將不再只是願景，而是支撐全球萬物互聯的實體基礎設施。

參考文獻

1. 3GPP, “Study on New Radio (NR) to Support Non-Terrestrial Networks,” TR 38.811, 3rd Generation Partnership Project.
2. 3GPP, “Solutions for NR to Support Non-Terrestrial Networks,” TR 38.821, 3rd Generation Partnership Project.
3. ITU-R, “IMT Vision – Framework and Overall Objectives of the Future Development of IMT for 2030 and Beyond,” Recommendation ITU-R M.2160.
4. ITU-R, “Technical Characteristics and Protection Criteria of Satellite Systems,” International Telecommunication Union Radiocommunication Sector.
5. DIFI Consortium, Digital Intermediate Frequency Interoperability (DIFI) Specification, Digital IF Interoperability Consortium.
6. A. Vanelli-Coralli et al., “5G and Beyond 5G Non-Terrestrial Networks: Trends and Research Challenges,” 2020 IEEE 3rd 5G World Forum (5GWF), pp. 163-169, Sept. 2020.
7. B. G. Evans et al., “Integration of satellite and terrestrial systems in future multimedia communications,” IEEE Wireless Communications, vol. 12, no. 5, pp. 72-80, Oct. 2005.
8. Y. Xiao et al., “Space-Air-Ground Integrated Wireless Networks for 6G: Basics, Key Technologies, and Future Trends,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 42, no. 12, pp. 3327-3352, Dec. 2024.