刊于《信报》，2025年12月29日
从「星链」看卫星通讯发展
许佳龙
科大商学院署理院长；信息、商业统计及营运学系讲座教授；艾礼文家族商学教授
谈到卫星通讯，不期然令人想到全球首富、美国富商马斯克（Elon Musk）创办太空探索技术公司Space X提供的卫星通讯网际网络服务「星链」（Starlink），它利用一个由数千颗低轨道卫星组成的网络，为全球提供高速、低延迟的网际网络接入服务。
卫星通讯上网服务的技术概念并非新生事物，多年前已有人提出类似概念。记得笔者仍在求学阶段，已有业界和研究人员积极研究如何建立一个庞大、广泛覆盖全球的卫星网络。
在前篇文章中，笔者阐释了流动电话通讯的「蜂窝技术」，是通过基站接收用户手机上的讯息数据，再将数据通过基站固网传送出去，实现提供移动通信技术与网际网络结合的服务。过去的3G和4G基站，多选址山上，装置看上去像一座塔；如今5G基站，装置比传统的3G和4G细，像一个文件柜般大小。
地面站通过固网连接外界网络
诚然，在地表建立的地面基站（terrestrial station），这些基站都是通过固网，把接收到的讯号，用线路接驳到外界网络或服务器，据此把通讯信息传输出去。但这种设计有一个坏处，第一，若通讯需要传输到距离遥远且广阔的地方，铺设线路的成本就会很高，因为需要铺设很多实体线路，例如在一望无际的沙漠地带，或者起伏跌宕的山丘，铺设线路成本很高昂。这一点也可以解释，何以低度开发国家/地区与发达国家/地区形成数字鸿沟，原因往往并非缺乏技术，而是在这些地方铺设网线的成本太昂贵。倘如要在撒哈拉沙漠全地域都得到互联网覆盖，则铺设线路的成本无疑非常沉重，不易承担。要突破这个发展困局，于是有业界人士和研究人员尝试跳出固有思维，提出是否可以把基站迁离地面，放上太空。
把基站送上太空
卫星通讯正正是实践这个想法。透过发射人造的通讯卫星，不靠地面基站台，而是直接与太空的卫星进行通讯。严格来说，卫星就是发挥地面站的功能。卫星通讯上网的原理与流动电话通讯类同，可以说是把地面基站换成太空卫星，透过卫星发出的讯号，与用户的手机或流动装置作为终端机，通过大气电波直接连上。这些卫星在地球上空轨道运行，在太空把从地面接收到的讯号加强，然后再透过大气电波发送回地面，传送到地面的服务器。
理论上，卫星运行的轨道离地面高，其无线电波能够覆盖地球较广阔面积，而且电波传播不受地球的弯曲表面挡截，亦即可以跨越地球球体曲率进行远距离和覆盖面广阔的讯号传输。所以无论多辽阔的地域、多跌宕的山丘，都可以不用铺线，使用卫星进行通讯，即可大范围覆盖。
早期高成本制约发展
回头看，何以多年前的技术概念，到近年才姗姗来迟得到应用，主要原因关乎成本。以往发送卫星上太空成本甚高，倘若要建立一个全球覆盖的卫星互联网通讯，首先，它所采用的也是大气电波，但大气电波有限，因此，即使把卫星射上太空，但最终依然受到频谱运用的限制，况且可携带的数据量也不可能无限，第二，基于这类低轨卫星距离地表近，要覆盖和满足全球各地的通讯需要，必须发射大量卫星上天，数量以百千单位计，发送成本甚高。若拟透过提升卫星距地表高度，来扩大覆盖范围，减少卫星的数量，但此举又无法克服讯号传输因距离拉长而所需增加的耗电，令讯号强度减弱。
值得一提，在「地球静止轨道」（ GEO）运行的高轨道卫星有一个很出色的应用，就是全球定位系统（GPS），以及中国的北斗系统就是使用这类高轨道卫星。由于高轨卫星位置高，覆盖面广，理论上一颗卫星可覆盖大面积的地球表面。因此，全球定位系统所需的卫星数量不多，只需个位数数量，即可把全球定位的讯号发送至地球各处，不过，这类高轨卫星用在卫星通讯上网，便不是那么合适，因为双向讯号传输对电力需求大，而且大面积蜂窝可服务用户及数据量有限。
通讯技术发展步伐不会停留
目前，马斯克SpaceX的星链项目，透过近地轨道卫星群提供全球高速网际网络，但成本甚高，因为需要发送数千颗星链卫星在轨；加上设施与维护，成本高昂，所以卫星通讯服务的收费也相对昂贵。基于卫星群距地面近，讯号来回传输距离短，延迟非常低；加上布置了大量卫星，能够提供高频寛效果的网络服务，满足到对网络速度和低延迟要求的应用，如视讯通话、电子游戏等；与此同时，也可以把上网服务普及到传统网络无法达到的偏远地区，从而取得全球覆盖、无缝衔接的一定运营优势。
也许有人认为这是未来一代通讯发展的趋势，但笔者认为未必。正如上文指出，卫星通讯上网的技术概念并非全新事物，但过往却未能落实成事，皆因无法克服成本问题，如今成本水平能够做到商业化，使卫星通讯得以一展拳脚。笔者相信，通讯行业要促进互联网向前发展，随着当下AI以前所未见的速度蓬勃发展，对带宽的要求也愈来愈高，相信我们也需要新一代的通讯服务或创新技术，才能把整个信息科技行业推上一个新发展高度。