HHRI/從 6G 到低軌衛星研發 遇見智慧車聯網新商機

【鴻海研究院】
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2022 年鴻海集團宣佈投入低軌衛星研發,負責研發工作的鴻海研究院新世代通訊研究所所長吳仁銘表示,鴻海相信採用低軌衛星通訊並結合智慧車聯網的新商機,是新世代新型態通訊最重要的應用,是新電動車生態系不可或缺的關鍵。同時,「我們相信方法論與邏輯,把邏輯想清楚,節點做仔細,確定可以完成這件事。」

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長期觀察每個通訊世代發展,都有一定的發展邏輯跟脈絡。一開始會從願景發想,也就是解決人類社會的需求開始,而這個需求有哪些問題?應該用哪些技術克服?達到什麼樣的規格?都必須有全世界好手討論並發展出不同的技術,來滿足規格的需求。

接著是如何從各種不同技術中訂定出標準,繼而推出新的產品?再下一步則是必須有新的基礎建設,例如新的基地台、新的通訊裝置手機、收發器等,會激發新的商業模式出現,來滿足一開始的需求。

從追求「速度」演變到多元化應用

在過去的幾個發展階段中,雖然通訊的內容從語音增加到文字、影像等多媒體,但追求的目標都是「速度」,速度愈快愈好。而我們說 5G 到 B5G、6G 的發展趨勢將會改變為新型態通訊。有別於傳統型態的通訊只追求速度,新型態通訊要追求的是「三高一低」。三高是指高覆蓋率、高可靠度、高連結數;一低是指低延遲,這是支持新型態應用的核心基礎。

未來包括衛星通訊、智慧車聯網、觸覺互聯網、全息通信等在內的各種多元應用,歸根結柢都是以新型態通訊做為基礎,再加上發展這些通訊跟應用需要的新資源。再來還會有信息技術跟通訊技術的結合,例如人工智慧跟機器學習技術的使用,使得通訊系統跟網路更加智能化。

低軌衛星帶動「太空經濟」興起

為什麼低軌衛星會成為新型態通訊的發展重點?吳仁銘解釋,主要因為火箭發射之後可以回收,成本大幅降低;兼之低軌衛星高覆蓋率跟低延遲特性,正好符合新型態通訊發展需求與趨勢。可以想像的是,隨著低軌衛星日益普及,應用愈來愈多,全世界將會興起新的「太空經濟」領域。

吳仁銘進一步說明,截至目前為止,全球網路的覆蓋率並沒有想像中的高,目前仍有 37%、約 29 億人口不在基地台的覆蓋範圍。而由於布建基地台考慮的是經濟效益,人口沒有達到一定密度就不會有基地台,就算是在歐美國家也是一樣。而低軌衛星正好可以解決通訊基礎設施不足的問題。

因此,鴻海研究院積極投入發展低軌衛星相關研究及技術,包括從任務的規劃、系統的設計、團隊組成與分工,一直到關鍵零組件與系統的垂直整合、軟硬體的整合等等,全部包括在內。

吳仁銘解釋,整個衛星的結構包括本體各次系統與通訊酬載,本體的部分研究內容包括衛星飛行姿態的控制、軌道追蹤、電源管理、軟韌體的更新等。通訊酬載的部分則包括大型相位陣列天線的波束傳送、上行下行的全雙工通訊,還有多模的寬頻通訊系統傳送,以太空規格混合商用規格的元件來進行垂直整合。

智慧車聯網結合低軌衛星 更精準更即時

另一個重要的新型態應用是智慧車聯網。當未來所有的車子都以無線方式連結、分享資訊跟資料的時候,對於通訊技術會產生哪些需求?

「單一台車內的感測裝置非常有限,它的相機、雷達、光達看到的視距跟視角都有限,」吳仁銘說,必須透過車跟車、以及車跟路側單元 ( 例如交通號誌、路燈等 ) 的合作感測、邊緣計算等進行資料分享與融合,才能夠即時且有效掌握道路所有的狀況。

低軌衛星結合車聯網能夠創造哪些新商機?根據聯合國統計,目前全球大概仍然有 60%的陸地沒有基地台的覆蓋,所以當車子移動時,很有可能進入沒有訊號覆蓋的地方,而低軌衛星的加入就能夠適時提供通訊管道,提升行車安全,提供車載導航等應用服務。全球無所不在的覆蓋率,就是最大的核心價值。

另一個值得關注的應用是進行高精度定位。吳仁銘表示,低軌衛星的高度相較於全球定位衛星系統,高度相差四十倍,訊號更強、延遲也更低,因此有機會提供更高精度的定位,讓系統更容易提高地圖的準確性。

結合產學界 取得進入太空產業門票

總結無線通訊發展的趨勢,「如果說 4G 改變人類的生活,5G 改變社會,6G 會進一步改變世界。」吳仁銘說,對鴻海而言,低軌衛星目前仍然在準備期,等到發射之後才是任務真正的開始。

任務是什麼?他說,首先是取得太空履歷,這是參與太空產業的開始。其次則是可以取得數據,因為太空中和大氣環境不一樣,包括太空設備運作時的電子參數在快速且劇烈的溫度變化下,必須與在地面運作的參數比較異同,並且計算其影響的老化速度、故障率、穩定度等。取得第一手參數是很有價值的,都可以做為未來參考。任務三則是做為日後衛星軌道的規劃,衛星入軌之後的行為觀察,以及如何操控的經驗,都是後續研究的重要參考。

「拉大家一起上太空」,吳仁銘表示,這是鴻海投入低軌衛星的初衷。這個計畫也和中央大學、陽明交大、台灣的創未來科技以及保加利亞新創公司共同合作。相信新型態的通訊即將帶來更多新型態的應用,激發更多創新的商業模式以及新的展望。

全文轉載自鴻海研究院TECH BLOG

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