【專題探索】高空通訊平台的崛起：HAPS及HIBS之發展與頻譜規劃
莊雅晴 (2025/01/09) 《台經月刊第48卷第1期》
隨著6G技術演進及高空平台的崛起，HAPS與HIBS成為提升網路韌性的關鍵技術，具備相較衛星更低的導入門檻與成本效益，建議將其應用於偏遠地區的網路補強與急難救助，並邀請產學界與利害關係人共同探討不同場景的可行性，促進技術發展與通訊韌性強化。在頻譜規劃上，應備註WRC決議相關頻段，規範使用條件，並針對HIBS新頻段釋放制定明確政策。同時，持續關注WRC-27國際討論，調整法規以掌握最新趨勢。
為拓展網路涵蓋範圍，各國紛紛開始尋求突破現有通訊技術限制之做法，非地面網路(Non-Terrestrial Network, NTN)成為眾所矚目的焦點之一，根據美國產業貿易組織5G Americas報告指出，NTN的類型包括衛星網路(satellite network)、高空平台(High Altitude Platform Station, HAPS)、空對地(air-to-ground)網路（如提供飛機上的網路連接服務），以及無人機。
高空通訊平台快速部署的能力，使其在急難救助通信中具有不可取代之優勢。透過HAPS之間的鏈路，能以最少的地面基礎設施支援通信服務。與此同時，高空平台用做國際行動通信系統基地台(High-altitude platform stations as IMT Base Stations, HIBS)係補充地面IMT網路，藉由使用與地面IMT基地台相同的頻段，HIBS應用可以擴大現有IMT頻段的使用，以增加通信涵蓋範圍並支援不同的應用案例，為大範圍的無服務區域提供低延遲行動通信，包括在農村和偏遠地區。
根據世界無線電通信大會(World Radiocommunication Conference, WRC)決議，已分別在全球範圍與不同區域統一規劃特定頻段予HAPS和HIBS，為HAPS和HIBS技術開發與商業化部署鋪平道路。目前，部分國家開始進行相關試驗，以驗證其在提供寬頻連線、後端網路(backhaul)通信，並滿足電信業者快速部署的需求。
本研究臚列HAPS與HIBS國際與我國發展現況、頻譜規劃、頻譜監理議題，並參考國際規範與發展趨勢，提出未來頻譜規劃建議，以提供我國主管機關對於高空平台政策規劃作為參考依據。
HAPS與HIBS定義
國際電信聯盟(International Telecommunication Union, ITU)發布《無線電規則》(Radio Regulations, RR)，將HAPS定義為位於海拔20~50公里的物體上，相對於地球指定的、標稱的、固定點的無線電台。
根據ITU定義，HAPS系統可用於為終端用戶提供固定寬頻連接，以及用於後端網路流量的行動網路和核心網路之間的傳輸鏈路。兩種類型的HAPS應用皆可以在偏遠地區實現無線寬頻部署。HAPS可作為中繼站(Relay)、彎管(Bent Pipe)和基地台，以不同方式輔助無線電信業者提升涵蓋率。
HAPS系統可搭載的無人載具，可以為三種形式，分別為飛機、飛行船與熱氣球。此外，HAPS具有三大關鍵應用，包含衛星通訊的中繼站、空中行動通訊基地台、與空中持續性監測。其中，ITU、3GPP等國際組織則針對HAPS空中行動通訊基地台作為討論重點。HAPS於平流層中運行，在其涵蓋範圍內可維持穩定之通訊品質。再者，相較於地面網路設備，以HAPS可使終端設備在移動過程中不需頻繁切換基地台，可獲得更佳的網路品質，並且設計為可長時間運行在太陽輻射高、溫度低的環境中。HAPS提供之網路涵蓋能力雖不及太空載體，但對於來回通訊延遲(Round-trip delay time)之方面，相較於太空載體有較低的來回通訊延遲。
根據ITU RR的WRC-23決議，定義HIBS為高空平台用做國際行動通信系統基地台，使用與地面IMT基地台相同的頻段，並定義HIBS係位於海拔18~25公里之間運行，HIBS的通訊方式可藉由服務鏈路與終端來回傳輸，亦可藉由饋線鏈路透過閘道器與核心網路來回傳輸。
HAPS與HIBS發展現況
根據GSMA報告指出，HAPS可以支援的應用，包含在沒有蜂巢式網路的區域提供涵蓋、填補蜂巢式網路涵蓋範圍的空白區域、緊急通訊、災難復原、物聯網、活動、旅遊熱點的臨時涵蓋、固定無線存取、城市空中交通和無人機的連接、專用網路、地面基地台後端網路、擴大海上涵蓋範圍等。另外，在HAPS布建態樣，包含專用、共享、中立租賃商，以及政府可以將HAPS部署用於民用或軍事用途。
隨著HAPS國際標準化趨勢，國際電信聯盟無線電通信部門(ITU Radiocommunication Sector, ITU-R)已於WRC-19確立HAPS固定通信頻段，並在WRC-23討論HIBS的頻率標準化。此外，3GPP於Release-17與Release-18發行對於NTN的標準化，未來Release-19將聚焦於最新發展方向。而近年來國際HAPS技術發展現況，主要關注議題包含太陽能電池板追求更輕且效率更高、電池更高密度與更高循環率，以及電池的有效負載等。
觀察國際上HAPS服務發展趨勢，可看出相關業者逐步推動HAPS之發展，包含美國SCEYE、英國AIRBUS、Stratospheric Platforms Limited、日本HAPSMobile、NTT Docomo、SoftBank、法國Thales Alenia Space和我國工業技術研究院、電信技術中心，皆有進行HAPS相關試驗，尚未提供商用服務。在國際案例方面，係以飛船型HAPS與固定翼HAPS發展較為快速，我國則係以飛船型HAPS與熱氣球HAPS進行測試。
值得關注的是，2024年6月3日日本NTT Docomo宣布透過與歐洲飛機製造商空中巴士的子公司及其他夥伴的合作，預計於2026年在日本將HAPS無人機通訊服務商業化，可能成為全球商業應用首例。再者，2024年10月2日日本電信業者SoftBank宣布其用於HAPS的大型無人機Sunglider，已於2024年8月在美國與國防業者AeroVironment和美國國防部共同完成飛行測試，將透過HAPS技術解決全球數位落差和保障緊急通訊等議題。
HAPS與HIBS頻譜規劃
（一）國際頻譜規劃
根據WRC決議（第3區）HAPS、HIBS頻段應用對照ITU RR分配，可見ITU RR係將新增之HAPS、HIBS頻段加註至ITU腳註，而有關ITU之HAPS、HIBS頻段用途劃分並無變更。
HAPS所使用之頻段，在WRC-12已決議規劃在6440~6520MHz、6560~6640MHz頻段用於HAPS的閘道器鏈路；WRC-19已同意31~31.3GHz和38~39.5GHz、47.2~47.5GHz和47.9~48.2GHz頻段可供全球HAPS的管理機構使用。同時，WRC-19同意27.9~28.2GHz部分第3區使用。另外，WRC-19已同意21.4~22GHz和24.25~27.5GHz頻段可用於第2區固定通信服務中的HAPS。另外，依據ITU RR於2024年修訂與新增，已決議HAPS頻段使用於ITU指定之區域。
在HIBS頻譜規劃方面，WRC-07已決議1885~1980MHz、2010~2025MHz和2110~2170MHz頻段供HIBS頻段，而在WRC-23最新決議的HIBS頻段，可見其在既有頻段上擴充，包含694~960MHz、1710~1980MHz、2010~2025MHz、2110~2170MHz、2500~2655MHz頻段供ITU第3區HIBS使用。ITU依據WRC-23決議，於2024年發布修訂的RR，2024年ITU RR腳註HIBS之頻段相關規範（表1）。
表1 2024年ITU RR腳註HAPS、HIBS之頻段
注：-表無相關資訊。
資料來源：本研究整理(2024)。
（二）我國頻譜使用現況
我國於現行頻率分配表備註欄已註明1885~1980MHz、2010~2025MHz、2110~2170MHz頻段可供HAPS使用，但尚未納入HIBS頻段於頻率分配表備註欄。以下分析參照WRC-23第3區決議之HIBS頻段對我國已分配予電信業者的頻段（表2）。
表2 WRC-23決議HIBS頻段對應我國分配予電信業者頻段
注：-表無相關資訊。
資料來源：本研究整理(2024)。
HAPS與HIBS頻率監理議題
（一）國際核配機制
以英國為例，2024年英國通訊管理局(Office of Communications, Ofcom)「改善天空和太空的行動連接」(Improving mobile connectivity from the sky and space)諮詢文件中，探討HAPS直連設備的頻率授權問題，因考量現行行動網路執照及手機執照豁免未涵蓋機載平台上基地台的應用情境，特別是HAPS與衛星平台共用頻譜時，可能導致干擾風險。Ofcom正考慮兩種解決方案：(1)設立新授權制度，允許機載平台使用目前電信業者未利用的行動頻譜；(2)修改行動網路業者的頻譜執照條件，管理相關干擾風險。由此可見，國際上已有相關核配機制的議題討論。
（二）我國核配機制
歸納我國HAPS與HIBS頻率釋出相關法規，皆涉及《無線電頻率使用管理辦法》第44條第4項，國家通訊傳播委員會處理干擾之優先順序，其中包含依業務性質之重要性。 有關我國HAPS核配法源，依據我國《電信管理法》第56條第1項第1款與第1項第3款區分別為專用性質與商用性質。在專用性質方面，申請資格包含公共服務網路和自用網路；商用性質又分為衛星鏈路與微波鏈路（圖1）。
圖1 我國HAPS頻率核配機制
資料來源：本研究繪製(2024)。
本研究將我國HIBS頻率核配方式分為兩種情境進行討論。第一種係以現行執照調整方式，HIBS頻率核配可能會涉及《電信管理法》第53條及第54條相關規定。若需變更HIBS電台的設置，則涉及《電信管理法》第37條第1項規定辦理，需考量我國現行全區執照是否涵蓋空域範圍。若全區執照包含空中，是否適用《電信管理法》第37條第1項進行HIBS電台變更，為值得深入關注之議題；第二種方式係以新設執照方式，透過頒發全新執照進行HIBS頻率核配，類似英國目前正在討論的案例（見上文，圖2）。
圖2 我國HIBS頻率核配機制
資料來源：本研究繪製(2024)。
未來我國HAPS與HIBS的頻譜規劃建議
（一）我國未來頻譜核配方式建議
自國際HAPS頻率用途角度觀之，HAPS係被視為固定服務的一部分。爰此，於頻率規劃後，本研究建議我國HAPS頻率核配可依據《電信管理法》第56條進行區分，專用性質應依《電信管理法》第56條第1項第1款，採用公共服務或自用網路的頻率核配；而商用性質則依《電信管理法》第56條第1項第3款，比照微波鏈路當中的固定微波核配方式進行頻率核配。
此外，HAPS應可適用於現行《微波電台設置使用管理辦法》，不過仍須留意設備審驗和資安要求，尤其涉及跨國設備時需符合我國規範。同時，應遵照現行《微波電台設置使用管理辦法》第14條規定和「航空障礙物標誌與障礙燈設置規範規定」。另無論HAPS係採自建、組合自建及他人自建之電信設備，亦需符合微波電台審驗技術相關規範。
根據WRC-23決議，HIBS則歸類為行動通信頻譜，且不具優先權。本研究綜合考量我國未來HIBS頻段發展的需求，建議我國採納「全區執照包含空中」能有效提升頻譜使用效率，透過將基地台移至高空，不僅可擴大行動通信的涵蓋範圍，並可在偏遠地區或緊急救助場景中發揮關鍵作用。同時，利用現有的行動寬頻頻段發展HIBS，可以降低業者建設成本，且加快部署進程。
考量HIBS可能使用與地面IMT基地台相同的頻段，縱使我國《公眾電信網路基地台設置使用管理辦法》及相關審驗規定對基地台建設高度並無明確限制，但其天線須遵守「航空站飛行場助航設備四周禁止限制建築物及其他障礙物高度管理辦法之規定」第16條第1款的規定。未來我國若開放HIBS應用，建議逐步修訂相關基地台設置及審驗規範。在HIBS的監管策略上，可延續現有公眾電信網路的規管機制，由地面IMT業者自行建設、合作建設或委託建設的方式進行部署。
（二）我國未來頻譜規劃建議
除我國現行頻率分配表備註欄說明1885~1980MHz、2010~2025MHz、2110~2170MHz頻段可供HAPS使用外，本研究建議可參考WRC-19決議之HAPS頻段（31~31.3GHz、38~39.5GHz、47.2~50.2GHz頻段），以及未來WRC-27決議之HAPS頻段，於「中華民國無線電頻率分配表」備註WRC決議之HAPS頻段可供HAPS於不得干擾合法通訊，且須忍受合法通信干擾之條件下使用，即為核配之附加條件。
HIBS頻段方面，有鑑於WRC-07決議的HIBS頻段皆包含在WRC-23決議的HIBS頻段當中，WRC-23已確立第3區HIBS頻段包括694~960MHz、1710~1980MHz、2010~2025MHz、2110~2170MHz、2500~2655MHz。建議依據WRC-23決議將HIBS視為行動通信頻率，並同ITU腳註方式，於「中華民國無線電頻率分配表」備註WRC-23決議之HIBS頻段可供HIBS於不得干擾合法通訊，且須忍受合法通信干擾之條件下使用，即為核配之附加條件。
（三）其他建議
為確保HIBS應用不影響現有頻率使用者，建議透過實地驗證與模擬訂定技術參數及干擾防護措施，以提升系統的可靠性與商業化推廣潛力。同時，基地台設置須符合民航、內政建築等相關空域管理和安全規範，妥善處理頻率管理與干擾問題，保障合法通訊的使用。未來在偏遠地區的基地台規劃中，可評估採用HIBS技術以降低維護成本。此外，建議考量HIBS的高建設成本，針對共頻、共網等合作情境，將我國《無線電頻率使用管理辦法》第17條進行法規修訂，或採公告方式開放特定頻段供HIBS使用，皆有助於降低建置成本。
結語
隨著6G技術的不斷演進，網路建設逐漸由平面架構邁向三維立體結構，其中HAPS與HIBS係提升網路韌性的重要技術之一。相較於衛星系統，HAPS與HIBS技術在我國產業中具備較低的導入門檻和成本效益，參考國際發展趨勢，建議我國可將HAPS與HIBS應用於偏遠地區的網路補強及急難救助需求，並建議廣泛邀請產業界、學術界及其他相關利害關係人共同參與討論和評估，全面探索不同應用場景之可行性，共同促進網路技術及涵蓋範圍與強化通訊韌性。
若從我國未來頻譜規劃層面，建議在我國現行頻率分配表中，備註WRC決議之HAPS與HIBS頻段，並規範其在不干擾合法通信，且須忍受合法通信干擾條件下使用。若未來釋放HIBS新頻段的方式不同於現有IMT頻段，建議主管機關綜合考量技術進展、應用需求與市場競爭等，以制定明確的頻譜管理政策。
此外，應持續追蹤國際對於HAPS和HIBS於WRC-27相關討論，以利掌握國際最新趨勢動態，並評估法規調適。
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6G技術、HAPS、HIBS、高空平台、頻譜規劃、通訊韌性、非地面網路、偏遠地區、網路補強、急難救助
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