低軌衛星應用｜衛星直連設備（D2D）技術，2025-2030 年進入關鍵成長周期
目前的衛星直連技術（D2D）仍在測試階段，相關的硬體晶片、衛星設計及通訊標準尚未完全成熟。本文指出，像 Starlink 和 Skylo 等公司正在開發新的晶片和專門的衛星以支持物聯網設備，而這些進展最快可能在2025年後推出。
本文將指出，隨著條件的逐步達成將使市場在2025年後進入快速成長期，預期相關技術和應用會在2028年形成更成熟的市場基礎。
2025年1月8日 (優分析產業數據中心)
隨著 5G 和 AI 技術越來越進步，衛星物聯網（IoT）市場正以驚人的速度成長，根據優分析產業數據中心，衛星物聯網在2023年市場規模達16.3億美元，預計在2028年突破36億美元大關，未來五年內每年預計成長超過21%。
但對於偏遠地區來說，比如山區、海洋、或者一些跨境場所，物聯網設備的連接一直是個大問題。這些地方沒有 5G 基站，連接不上網怎麼辦？目前，大家多半會想到用衛星物聯網技術，但衛星設備的高成本和技術限制，對不少公司來說還是很棘手。
最近出現的直連設備（Direct-to-Device，D2D）技術正在成為解決這些挑戰的重要突破，未來有望徹底改變物聯網市場。不過，在深入討論之前，我們先來簡單說明一些相關的術語，比如直連手機（Direct-to-Cell）、直連設備（Direct-to-Device）和直連行動裝置（Direct-to-Mobile），讓這些概念更清楚易懂。
什麼是直連手機技術（D2C）？
直連手機（Direct-to-Cell, D2C）是一種衛星連接技術，讓智慧型手機在沒有行動網路訊號時，仍然可以發送簡訊、撥打電話或進行簡單的網路瀏覽，且不需要對手機進行任何硬體或軟體的調整。
目前，實現直連手機的方式有兩種。
圖片來源： Peter Kibutu, Advanced 5G NTN Technology Lead, TTP
第一種是 衛星公司與行動網路公司合作，衛星使用行動網路公司的頻譜來提供服務。這需要雙方使用相同的技術標準，例如 4G/LTE，並讓衛星具備與手機直接通訊的能力。簡單來說，是衛星被設計來配合手機，而不是手機被改造來配合衛星。Starlink 與 T-Mobile 在美國的合作就是這種模式。
第二種方式是 手機製造商更新手機的功能，讓手機能直接與衛星連接。這可以透過兩種方式實現：一種是專屬方案，手機只能連接特定的衛星系統，例如 Apple 與 Globalstar 的合作；另一種是使用標準技術，讓手機能連接多個相容的衛星網路，例如 5G NTN（包含 NR、NB-IoT 和 eMTC）。
目前支援這類技術的手機還不多，例如 Google Pixel 9，但未來預計會有更多手機支援。
什麼是直連設備（D2D）？
直連設備讓物聯網裝置（如資產追蹤器或溫度感測器）在沒有行動網路的情況下，直接透過衛星傳輸數據。而且，這些裝置不需要額外的硬體或軟體修改，讓部署更簡單、更經濟。
相比之下，直連手機（Direct-to-Cell，D2C） 是指讓手機可以在沒有訊號的地方，透過衛星執行基本功能，比如打電話、發簡訊和瀏覽網頁。
兩者的主要區別是：直連手機針對智慧型手機，而直連設備則專注於物聯網裝置。不過，這兩個詞常常被混著用。例如，Starlink 把手機和物聯網裝置的連接都叫「直連手機」，但德勤（Deloitte）則把這兩者統稱為「直連設備」。
直連設備的運作方式
直連設備的實現方式有兩種：
✔️發射專門設計的衛星，以支援現有的物聯網設備。
✔️在物聯網設備上增加一個晶片，讓它能與衛星通訊。
這兩種方法各有其優勢。透過發射新衛星，可以立即為現有的大量設備提供服務，但這需要克服技術上的困難以及巨大的資金投入。而添加晶片的方法雖然需要較長的開發時間，但未來在靈活性和成本控制方面可能更具優勢。
三種蜂巢式技術對直連設備的優劣比較
在物聯網設備中，有三種常見的蜂巢式通訊技術：
目前的衛星運營商對這些技術的選擇有所不同：
✔️Starlink、AST SpaceMobile 和 Lynk 使用 LTE Cat 1，適合需要高數據量的設備。
✔️Viasat 和 Iridium 則選擇功耗較低的 NB-IoT，更適合偏遠地區的低耗電裝置。
每種技術都有各自的優勢，應根據設備的需求來選擇。
誰在推動 D2D 技術？
在 D2D 技術的發展中，主要玩家可以分為兩類：專注於 LTE 技術 的企業和採用 NB-IoT 技術 的業者。
LTE 技術的主要玩家
NB-IoT 技術的潛力玩家
衛星物聯網中的挑戰與機會：頻譜、性能、法規與資金壓力
衛星直連方便歸方便，但要讓這項技術普及，仍面臨許多挑戰，包括頻譜分配、性能限制、法規問題以及資金壓力。
1️⃣頻譜分配的挑戰
資深的衛星運營商如 Viasat 和 Iridium 擁有 L 波段頻譜，這是一種適合物聯網的頻譜資源，具備不需要大天線且抗雨衰的特性。他們可以分配部分頻譜來支持 D2D 服務。然而，像 Starlink、AST SpaceMobile 和 Lynk 等新興運營商，必須與行動網路運營商（MNO）合作，才能取得頻譜授權來進行衛星連接。
目前，新興運營商的 D2D 服務僅限於合作夥伴網路覆蓋的地區。例如，Starlink 與 T-Mobile（美國）、Optus（澳洲）和 Rogers（加拿大）合作，但距離全球覆蓋仍有很大的差距。此外，合作還需依賴行動網路是否有多餘的頻譜資源。在地廣人稀的國家（如澳洲和加拿大），這問題較小，但在人口密集的地區如歐洲或亞洲，難度會更高。
2️⃣性能的限制
傳統衛星（如 Viasat 和 Iridium）並非為處理大流量高速數據而設計，因而選擇了功耗低的 NB-IoT 技術作為網路方案。NB-IoT 在設備和衛星端所需的功耗遠低於其他技術（如 LTE Cat 1bis），更適合物聯網設備的長期運行。
但即便是新興運營商如 Starlink，也並非沒有容量限制。例如，Starlink 在美國的每個波束容量僅有約 7MB，而同一波束內的所有用戶，包括物聯網設備和手機用戶，都需共享這一資源。因此，頻寬不足和擁塞的風險始終存在。
3️⃣法規與跨境協作
D2D 通訊穿越國界的特性對現有的法規和頻譜管理帶來挑戰。由於 D2D 用戶可能活躍於行動網路無法覆蓋的偏遠地區，並橫跨多個國家，鄰國間需要在頻譜管理上緊密合作。同時，現有的漫遊法規、授權制度和許可方式也需進行調整，可能促使區域性甚至國際性的監管機構成立。
4️⃣資金壓力與商業挑戰
新興運營商選擇發射與地面波形技術相容的衛星，面臨巨大的資本支出壓力。要提供服務，需投入大量資金發射衛星，並依賴吸引大批用戶訂閱來回本。
雖然 D2D 技術能讓未修改的蜂巢式物聯網設備以低成本參與，但這樣的硬體成本下降意味著需要更多訂閱用戶來支撐盈利。此外，現有的衛星物聯網市場主要用於關鍵任務，對數據傳輸的可靠性和速度要求高，而 D2D 可能無法完全滿足這些需求。
因此，D2D 更需要開發新的應用場景，特別是那些需要成千上萬設備的場景，例如大規模環境監測或物流追蹤。但這是一場賭局，因為幾乎所有成本都需在商業化之前投入。如果用戶需求不足，某些新進入的運營商可能在服務尚未推出前就面臨資金枯竭的風險。
直接連接設備（D2D）服務什麼時候會推出？
手機領域的D2D現況
現在手機已經有D2D服務了，像是Globalstar和Apple合作推出的服務。這項技術讓手機能直接連接到Globalstar的衛星網路，不過這種需要修改手機的方案並不受歡迎。Iridium和Qualcomm也曾試過類似的做法，但最後都放棄了。
如果是根據業界標準的D2D服務，目前還在測試階段（截至2024年9月）。像Skylo就和Viasat、Ligado合作，利用它們的衛星，還找了好幾家設備廠商一起開發新晶片。這些晶片可以加到現有設備上，讓它們具備D2D功能。
不需要改設備的D2D服務
Starlink則走另一條路，他們打算推出專門為D2D設計的衛星，設備不需要改裝。Starlink已宣布2025年會推出物聯網（IoT）服務，但只限於它們和當地行動網路業者合作的地區。
什麼時候會普及？
目前還有不少技術問題要解決，所以D2D物聯網設備大規模使用最快可能要到2026年。不過，現在業界已經在討論如何降低硬體價格，這讓專屬的D2D方案開始變得更有吸引力。
像Iridium 和 Viasat 等傳統衛星運營商，首次允許大型設備製造商使用它們的技術（如衛星調制解調器或相關通訊模組），來開發能同時支持地面網路和衛星通訊的混合型設備，這樣能壓低成本。
這些價格下降的效應可能會讓衛星物聯網應用提早出現，甚至在標準化的D2D服務普及之前就開始流行了。
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