工業技術研究院 資訊與通訊研究所 林郁茜 曹友嘉 周敬淳

全球無縫覆蓋與數位韌性的戰略骨幹，在B5G與6G時代，衛星網路已超越單純的太空載體，成為整合資料中心與全球頻譜資源的複雜生態系統。

前言

在邁入 B5G 與 6G 通訊新紀元的過程中，衛星通訊的角色已從過往的輔助性連網，轉型為全球無縫覆蓋與「通訊韌性」的戰略骨幹。現代衛星星網的建置，本質上是一場結合高複雜度工程與地緣政治的競逐，其範疇早已超越單純的太空載體發射，演變為整合頻譜資源爭奪、地面段基礎設施整合以及國際法規協調的複雜生態系統。隨著低軌道（Low Earth Orbit, LEO）衛星發射數量高速成長，如何在極端擁擠的軌道資源中實現系統共存，已成為當前太空產業鏈中最具挑戰性的技術命題。

星網建置涉及多項關鍵技術，包含軌道追蹤、多波束幾何配置、鏈路預算以及動態流量分析等。而在這一切技術實踐的背後，國際電信聯盟（International Telecommunication Union, ITU）制定的無線電規範（Radio Regulations, RR）不僅是資源分配的準則，更是確保全球星網間互不干擾、有序運作的「非物質基礎設施」。ITU 的法規框架劃定了頻譜使用的邊界，工程師必須在這些邊界條件下，透過精密的功率控制與干擾輕減技術，使系統於法規容許範圍內發揮最佳效能。而除基礎規範須遵守外，在申請及開發過程中也需同其他申請者進行協調，透過相關分析與討論避免彼此在運行時的干擾。

本文旨在透過對全球衛星應用的趨勢觀察，結合星網模擬分析工具，深入解析技術開發與法規申請流程的整合。我們將探討技術如何與法規框架深度融合，並以此為基礎，定義出符合國家通訊韌性需求的衛星星網布建藍圖，以及與其他國家的協調策略。星網成功的關鍵，不僅在於衛星硬體的突破，更在於如何在 ITU 劃定的頻譜邊界內，透過精準的系統層級模擬優化連線品質，將台灣的技術優勢轉化為國際規則下的競爭實力。

衛星星網應用

隨著衛星技術的進步與發射成本降低，衛星通訊的重心已從過去單一同步軌道（Geosynchronous Orbit, GSO）衛星逐漸轉變為非同步軌道衛星系統（Non-geostationary Orbit, NGSO），其中低軌道（LEO）衛星，因具有高傳輸、低延遲及打破地理限制的特性，故能有效補足地面光纖與行動網路在偏遠地區難以觸及的缺口。在這一波技術跨越中，星網的應用規劃主要聚焦於數位韌性、海事應用與資料中心三大關鍵領域。

1. 數位韌性：非同步軌道衛星系統（NGSO）被視為強化國家通訊安全的關鍵，其具備強韌的抗干擾能力，能確保在戰爭或大規模災害導致地面網路斷訊時，維持視訊會議與即時通訊等應變服務。根據我國規劃，透過佈建 300 個用戶終端機（UT），可實現在緊急情況下的救助通話與重要資料備份。此外，透過低軌衛星技術，行動基地台的後傳網路（Backhaul）能延伸至山區或離島，改善基礎設施佈建不足的問題。
2. 海事應用：星網提供了海上通訊的剛性需求解決方案。傳統海事通訊頻寬有限，主要提供窄頻服務；然而，隨著低軌衛星頻寬提升，應用已由語音通訊延伸至高畫質影像傳輸、氣象即時通知、魚群追蹤與燃料管理。例如，Eutelsat、OneWeb 等營運商已針對海事領域推出最高下載速度達 200Mbps 的服務，顯著提升了郵輪乘客與船員的通訊品質。
3. 資料中心：衛星應用已由單純的數據傳輸轉向深度運算整合。雲端服務業者積極發展「地面站即服務（Ground Station as a Service, GSaaS）」，將衛星訊號直接連線至全球分佈的資料中心，藉此減少資料傳輸節點並降低延遲。透過模組化資料中心（Modular Data Center, MDC），即使在極端氣候或災難現場，用戶也能透過衛星聯網管理高效能應用。

由上述衛星應用的領域中可知，目前衛星的應用及效能日益增長，從單一星通訊邁向全球星網覆蓋，而其中核心的挑戰在於衛星間鏈路（Inter Satellite Link, ISL）星系構型的優化。單一衛星在特定地點的可視時間有限，必須透過如12x22（12個軌道面，每個平面22顆衛星） 的構型，如圖1，才能確保在特定緯度範圍內達成 100% 的全時覆蓋。同時，引入光學衛星間鏈路技術，使數據能以光速在衛星間進行交換，進而建構出完全互聯、高速、無縫覆蓋全球的動態通訊網路。

圖1 12x22 星系構型示意圖

符合國際ITU規範的需求：頻譜申請與工程限制

衛星頻譜申請與頻率協調是衛星星網布建的法律基礎，其核心目的在於確保各衛星系統能在有限的資源下有效共存並免於有害干擾 [1]。由於台灣並非聯合國成員，無法直接以國家管理單位的名義向國際電信聯盟（ITU）提出頻率申請，這使得我國星網計畫面臨嚴峻的法規挑戰。因此，我們選擇以「委託第三方管理單位」突圍路徑，此方法是透過擁有申請資格的第三方單位協助進行資料遞件，前提是需在該單位所屬之國家設立分支機構。此方法的優勢在於不論申請的目的及類型皆有管道可進行操作，且如果申請通過的話衛星在使用頻段的過程是有受到保護的。

過往計畫已成功向德國管理單位（BNetzA）提交申請資料並通過其初審，正式進入 ITU 無線電通訊管理局（BR）的審理程序，並與印尼、馬來西亞及荷蘭之營運商進行初步協商，申請流程可參閱圖2。

圖2 ITU頻率申請流程

而在技術合規與法規影響分析方面，保護同步軌道衛星（GSO）是非同步衛星（NGSO）系統運作的硬性義務。根據 ITU-RR 第 21 條與第 22 條，衛星系統必須符合功率通量密度（Power Flux Density, PFD）與等效全向輻射功率密度（Equivalent Power Flux Density, EPFD）之規範，以此證明非同步衛星（NGSO）不會對同步軌道衛星（GSO）產生干擾 [1][2]。而根據申請的頻段不同需遵守的限制也會有所差異，但總體而言衛星系統為了遵守規則就需要依據角度調整發射功率。因此在進行系統設計的過程中若能將此規範也納入分析設計，會使往後的頻譜申請及協調有很大的益處。

此外，國際頻譜監管趨勢日益嚴格，對計畫布建產生重大影響。WRC-19 第 35 號決議引入了「布建里程碑制度」並於 WRC-23 中調整，其決議為要求非同步衛星（NGSO）系統主管機關通知協調開始後的 7 年內至少布建一顆衛星，下一個 7 年採用 2 年、5 年及 7 年的方式定義布建數量 [3]，在 2 年要發射衛星總數的10%；5 年要發射衛星總數的 50%；7 年要發射衛星總數的 100%，範例時程可參考圖3，此制度是為了防堵頻譜資源被虛假占用的情形發生。而 WRC-23 針對軌道特性容限訂定了更細緻的規範，例如衛星運行的高度差幅必須維持在 30 公里以內，若連續 60 天超過容限且未修正，將面臨頻率指配被撤銷或不計入里程碑的處分 [3]。目前台灣透過與德國管理單位合作並整合高精度的干擾評估技術，確保二代星系能在符合這些嚴格國際規範的前提下，成功爭取並守護寶貴的太空頻譜資源。

圖3 布建里程碑制度範例

星網布建及干擾評估技術：確保軌道上的和平共處

衛星星網的成功建立不僅涉及衛星發射，更需透過高精度的系統層級模擬，以解決同一片天空下多個系統之間的信號干擾問題，保證各個星網之間的共存與互利運作。為了達成全球或特定區域 24 小時連續通訊的目標，技術上必須整合軌道追蹤（Tracking）、波束幾何（Antenna / Beam）、覆蓋分析（Coverage）、鏈路預算（Link Budget）及流量效能（Traffic）等多個項目進行分析。技術人員依據不同類型的衛星利用衛星軌道推算演算法 （SGP4 / SDP4） 解析衛星的兩行元素格式（Two-Line Element, TLE），便能精確推算每顆衛星在不同時間點的位置及方向向量，此計算的過程中也會搭配地面站的位置、其天線方向及波束特性等進行分析，而在所有分析中，軌道推算是所有干擾評估與鏈路分析的幾何基礎 [4]。

在干擾評估技術方面，核心在於非同步軌道衛星（NGSO）需保護同步軌道衛星（GSO）不受干擾，必須進行功率通量密度（PFD）與等效全向輻射功率密度（EPFD）的限制驗證。旨在評估太空電台對地面業務的影響，其需計算星網中所有可見衛星對 GSO 地面站與太空站產生的累積干擾總和。這些技術分析為評估設計能否通過硬限制，若未通過將面臨 ITU 頻譜申請被駁回的風險。此法規迫使開發者必須調整天線增益、增加衛星數量或導入規避角（Avoidance Angle）的策略 [2][5]，來使非同步軌道衛星（NGSO）能夠避免干擾同步軌道衛星 （GSO）。此處可參考圖4範例，黃色區域為非同步軌道衛星（NGSO）預期可通訊的範圍，而圓圈中缺漏的部分則為不可通訊的部分，該區域表示若通訊便會干擾到同步軌道衛星（GSO）。

圖4 非同步軌道衛星保護區域示意圖

而除保護同步衛星（GSO）外針對非同步衛星（NGSO）系統間的相互干擾也有相應的方法及法規，其規避方法主要透過 Look-Aside 角度與頻帶劃分技術（Band-Splitting），Look-Aside 角度與上述規避角度用途相同，使用此角度分離出會造成干擾的區域並進一步回避，而頻帶劃分技術則是使兩衛星系統平分可用頻寬，雖然能減輕兩者的干擾，但有可能會進一步的造成大幅的影響使整體的傳輸吞吐量（Throughput）下降。因此大多會選擇使用 Look-Aside 角度來避免干擾及守護效能。

此外，多波束換手（Handover）策略的分析對於維持通訊連續性至關重要。技術上需評估衛星可用服務波束容量、鄰近服務區（Cell）的頻率干擾及換手觸發門檻（如仰角小於 30 度）。這類分析能決定單一衛星需配備的波束數量規格如 12x22 構型需 16 個波束以達成全台覆蓋，此處可參考圖5，在 12x22 構型下於台灣所劃分的服務區可被衛星看見的時間比例為 100%，代表此構型在理想狀態下可使台灣 24 小時有通訊衛星可使用。並確保在頻率重複使用的前提下，降低鄰近服務區的同頻干擾。最終，整合 ITU-R P.618 標準的鏈路預算分析，能將地理幾何、天線場型與大氣降雨衰減轉化為實際的訊雜比（SNR）分布，藉此量化預估系統在複雜動態環境下的實際傳輸速率與服務品質。

圖5 12x22 星系於台灣各服務區的覆蓋時間比例

頻譜協調與技術分析：與國際衛星的資源爭奪戰在實際的國際協調經驗中，與不同類型的衛星營運商交手展現了多樣的談判風景。與經驗豐富的電信業者（如馬來西亞 MEASAT）協調時，雙方通常會將焦點聚集於 ITU 法規與各自的干擾計算。此類會議的成功關鍵在於對自身系統的熟悉程度，若能將資料備齊，便能在會議中快速分析對方要求及其對我方系統造成的性能影響，進而透過雙方的「技術退讓」與「數值取捨」達成互惠協議，例如定調特定地區的功率限制，以保護彼此的收發品質。

相對而言，與某些業者的協調則充滿挑戰與刁難。部分業者會利用對法規的不熟悉或拋出尚未定案的規範來拖延進度，甚至詢問與當前申請資料（Filing） 無關的未來規劃，試圖模糊焦點並延緩我國衛星的布建時程。通常地區性之營運商會對特定地理位置表達疑慮，要求縮減或排除訊號覆蓋。面對這些刁難，精確的動態模擬分析至關重要；透過模擬衛星運行與分析干擾機率，我方能以數據證明干擾發生率極低，從而支撐我方維持頻譜的使用權。

從協調經驗中可以總結出幾項核心策略，其一不要輕易放棄權力，因為這涉及系統長遠的商業價值；其二釐清各項權利之優先度，適度與對方交換條件來換取我方系統在該區的運作權利，另外可將既有的法規保護機制來表示不會造成干擾，向對方展示我方具備保護同步軌道衛星（GSO）的誠意與能力。頻譜協調是一項極度需要專業以及實務經驗的工作，各營運商往往會培養多人團隊，在會議中進行多方協作，確保在談判桌上有十足的把握，不管是商用或是實驗用途，都需要專業頻譜團隊做支持，建議國內各衛星營運業者可尋求具備 B5G 衛星頻普協調實務經驗的工研院協助。

結論

透過長期累積的關鍵技術能量，我國已具備自主分析多衛星星系任務需求、定義系統規格，並執行國際頻譜協調的完整能力。

在技術層面，依託星網布建與干擾評估所發展的星網模擬工具，可提供精確的軌道追蹤、波束覆蓋分析、鏈路預算，以及封包層級的流量模擬。這些量化成果不僅可作為 12×22 等高效能星系構型設計的重要依據，更是確保系統符合嚴格 GSO 保護要求（如 EPFD 驗證）及 PFD 限制的關鍵支撐。

在法規與協調實務方面，本團隊已累積豐富的國際頻譜申請與跨國協商經驗，能在面對具深厚實務背景的電信業者（如 MEASAT、SES）或高難度協調對象時，結合精確的干擾模擬結果與法規分析作為談判基礎，爭取最有利的頻譜使用權與發射功率條件。

鑒於衛星星網技術與法規體系的高度複雜性，除完備的軟體分析平台與跨國實戰經驗外，亦可進一步提供深入的顧問諮詢服務，協助合作夥伴共同落實數位韌性，並在競爭激烈的全球太空產業中建立長期優勢。

參考文獻

[1] ITU, “Radio Regulations Articles 21,” ITU, 2020.
[2] ITU, “Radio Regulations Articles 22,” ITU, 2020.
[3] ITUWRC, “Report of the CPM on technical, operational and regulatory/procedural matters to be considered by the World Radiocommunication Conference 2023,” ITUWRC, 2023.
[4] ITU, “Functional description to be used in developing software tools for determining conformity of non-geostationary-satellite orbit fixed-satellite service systems or networks with limits contained in Article 22 of the Radio Regulations,” ITU, 2018.
[5] AUDENS, “Frequency planning B5G Taiwan,” 2021.