應變網路行動車簡介 #運作原理說明 #數位發展部

一台應變網路行動車,整合了這麼多的設備

這次數位發展部moda(Ministry of Digital Affairs)緊急派出的「應變網路行動車」,其連接的是盧森堡的 SES 中軌衛星通訊系統。而截至去年(2023年),SES 公司前前後後也發射了 20顆衛星上去,衛星高度大約在海拔 8,000 Km。也正因為這個高度相較於定軌衛星(約 36,000 Km) 而言,距離地面更近,因此 SES 中軌衛星的延遲時間大約僅有定軌衛星的四分之一,這樣的延遲時間在緊急通訊面前,可說是綽綽有餘!

這套 SES 中軌衛星通訊系統還蠻方便的。首先,中軌衛星會先與合作的地面站連接(這次我猜應該還是和台灣微軟 Azure 合作),以獲得網路存取。一旦中軌衛星成功獲取網路存取,隨後便開始向行動車傳輸網路訊號。

那基本上「行動車」會裝有兩組天線,以便於執行切換 (handover) 操作。(實際運作時,一支主要用來通訊,另一支追蹤下一顆衛星)

傳統搭載的是可轉動的碟盤天線,但這次安裝在「應變網路行動車」上的似乎是新型的相位陣列天線(Phased Array Antennas)!!!(下圖紅框)

紅框-我猜是最新相控陣列天線(傳統為可轉動式碟盤天線)
藍框-看起來像電信基地台的Micro Cell,可以提供災區網路服務。

回到正題,當行動車上的天線成功追蹤到衛星,並測量通訊品質符合標準,便會建立連線,開始接收來自衛星的訊號。但由於衛星訊號使用的頻段非常高(Ka:26.5–40GHz),因此衛星傳下來的訊號是無法直接與地面網路系統對接,所以天線後端會連接 SES 它們家基頻處理的裝置(下圖紅色虛線框處),用於進一步將衛星訊號降頻,然後經過一系列類比/數位轉換和訊號處理步驟。
最終訊號會變成封包,並以 IP 的形式連接地面網路系統(如:5G O-RAN基地台、Wi-Fi CPE、乙太網路),就可以應用在像是跨國工廠或是災害現場等......場景(scenario)。

> 當然這套系統也支援接收 X band、C band、Ka band、Ku band。

紅框-SES系統(包含降頻設備和訊號處理設備
藍框-地面網路系統。

補充一下,衛星向「應變網路行動車」提供網路訊號之前,必須先與其他國家或合作網路供應商的地面站進行連接,以此來接取網路,中軌衛星成功獲取網路存取之後,即可向行動車傳輸網路訊號。

行動車相較於電信供應商的行動基地台,提供了什麼關鍵作用?

相較我們過去在演唱會看到由電信商派出的行動基地台不同之處在於,這些行動基地台的運作需依靠後傳網路(backhaul network) 的支持。然而,在遭遇嚴重天災或戰爭等情況時,可能整套的網路系統都會全面失效。加上台灣地狹人稠、山脈縱橫,無法像大陸國家那樣,偏鄉沒網路就直接朝偏鄉的方向,以 beamforming 的方式把網路訊號打過去。因此,在災害導致網路全面中斷時,我們需依賴具直連衛星功能的「應變網路行動車」,以迅速抵達斷網地區重建網路系統,提供災區的緊急通訊需求。

而這套系統去年在馬祖,電信技術中心也過去部署了一套(但應該不是以行動車的方式),因為之前馬祖和台灣之間的的海底電纜斷掉,網路都不通,透過衛星鏈路就可以實現類似「取代海底電纜」的應用服務。

純 murmur 時間

介紹完了來一些純murmur,我無聊在 PTT 和分享的貼文看到有人在抨擊數發部的這台行動車,有人說根本不需要冠冕堂皇出動到衛星,明明還有其他解方。

我的看法是當面臨危機時,一定不可能只有一個解方,因為只要我們願意動腦,辦法總比問題多,而且危機根本沒有正解,只有最佳解。

我相信沒有人希望戰爭發生,但是我們對人家好,人家不一定會對我們好,養兵千日用在一時,平常如果都不把衛星通訊備援(Redundancy) 演練做好,當災難真的發生,真的有辦法保持最佳狀態,在最短的時間內上線,把傷害降到最低嗎?(我ㄉ答案是否定的)

我堅信擁有多元異質的通訊網路,才是維持通訊韌性的重要基石。而且當國家發生這麼大的災難時,國民義務應是同舟共濟、萬眾一心,那些人不但不提供幫助和支持,反而還在那邊落井下石,真的是王八蛋!

敬請期待下一支台語科普影片 數發部「應變網路行動車」 是啥物?

https://www.facebook.com/nycutaigi/videos/361470989562137/

關於作者:

蔡秀吉,現正於布拉格訪問研究,就讀陽明交大百川學程大三,常出現在各大資訊 Conf。 喜歡研究開放電信網路(O-RAN)及其相關的技術發展,感興趣的領域有:雲原生、人工智慧、表觀遺傳、體外循環系統。

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