📘 《AI 時代系列（6）：進階通訊工程——邁向2035年太空星鏈網路時代》
📘 第 12周: ☁️ 星鏈雲原生架構：LEO × vGateway × O-SAT × Kubernetes
113／150單元： O-SAT × Space-RIC 🛰️太空版 O-RAN，AI 控制衛星運作**
AI-Native Satellite Network Intelligence Controller
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🎯 單元導讀
地面 5G/6G 有 O-RAN：
✔ O-DU
✔ O-CU
✔ Near-RT RIC（毫秒級控制）
✔ Non-RT RIC（秒級～分鐘級控制）
未來 LEO × NTN 必須走向同樣架構，但衛星有更多挑戰：
🛰 衛星高速移動（7 km/s）
🛰 波束在地面快速掃過
🛰 多普勒頻偏劇烈
🛰 星間光鏈動態拓樸
🛰 雲原生 Gateway 分散在全球
因此產生全新的類比概念：
⭐ O-SAT（Open Satellite Architecture）
⭐ Space-RIC（衛星網路智能控制器）
一句話：
🚀 Space-RIC = 把整個星鏈星座變成「可被 AI 控制的 O-RAN 網路」。
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🧠 一、O-SAT：衛星界的 O-RAN
O-SAT（Open-Satellite Architecture）是衛星網路的開放式架構，包含：
• O-SAT DU（Satellite Digital Unit）
• O-SAT CU（Satellite Control Unit）
• O-SAT Core
• O-SAT vGateway（虛擬化地面站）
• O-SAT SCNF（衛星容器化模組）
• O-SAT API（對外提供控制介面）
O-SAT 要實現的，就是：
✔ 將衛星功能抽象化、模組化、容器化
✔ 所有 L1～L4 的控制都可以 API 化
✔ vSAT × vGateway 與 Satellite Control Plane 完全統一
它是整個 NTN × 雲原生融合的基礎框架。
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🧠 二、Space-RIC：把衛星變成「AI 可控的 RIC」
地面 O-RAN 的 RIC（RAN Intelligent Controller）
→ 管基地台。
Space-RIC
→ 管整個衛星星座。
Space-RIC 的 AI 負責：
⭐ Beamforming AI（動態波束配置）
⭐ Doppler Prediction AI（預測頻偏）
⭐ Mobility AI（衛星更替切換）
⭐ Load Balancing AI（星間負載調度）
⭐ Routing AI（Laser Link 動態路由）
⭐ Power Allocation AI（衛星能量管理）
⭐ Spectrum AI（Ku/Ka/SHF 動態頻譜切換）
⭐ Multi-orbit AI（LEO × MEO × GEO 協同）
Space-RIC 取代了傳統的：
✘ 靜態排程
✘ 固定波束
✘ 固定路由
✘ 人工調控
它讓整個衛星網路變成：
✔ AI-Native
✔ Auto-Optimizing
✔ Self-Healing
✔ Multi-orbit協同
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🧠 三、Space-RIC 與 O-SAT 的關係
• 地面 5G / 6G 架構
↔ 太空 NTN 星座架構
• O-RAN（開放式無線接取網）
↔ O-SAT（開放式衛星接取架構）
• RIC（Near-RT / Non-RT RIC）
↔ Space-RIC（衛星智慧控制器）
• DU / CU 分離
↔ SAT-DU / SAT-CU 分離
• eCPRI Fronthaul
↔ Laser Link × RF-over-Fiber
• Edge Cloud（MEC)
↔ Edge Space-Compute（星上／高空邊緣運算）
• vRAN Pods（雲原生 RAN）
↔ SCNF Pods（雲原生衛星功能）
NTN 星座不是「把基地台搬到太空」，
而是把 5G/6G 的雲原生、開放式架構完整複製到軌道上。
一句話：
🛰 Space-RIC = O-SAT 的大腦。
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🧠 四、Space-RIC 的架構（ASCII 示意圖）
🛰🛰🛰 LEO Constellation（低軌衛星星座）
| Laser Links（雷射星間鏈路）
v
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│ Space-RIC (AI)（太空智慧控制器） │
│ • Beamforming AI（波束成形智慧控制） │
│ • Doppler Predictor（都卜勒預測器） │
│ • Traffic Optimizer（流量最佳化） │
│ • Routing Controller（路由控制器） │
│ • Multi-orbit Scheduler（多軌道排程） │
└────────────────────────┘
|
v
┌─────────────────────────┐
│ O-SAT Modules（開放式衛星模組） │
│ SAT-DU / SAT-CU / Core │
│ （衛星分散單元／集中單元／核心網） │
│ SCNF Pods (L1~L4) │
│ （雲原生衛星網路功能模組） │
└─────────────────────────┘
|
v
☁ vGateway / Edge Cloud
（虛擬閘道／太空邊緣雲）
|
v
Internet / Cloud（網際網路／雲端）
此示意圖呈現 Space-RIC 在 NTN 星座中的中樞角色：LEO 衛星透過雷射星間鏈路回傳即時狀態與量測資料，由 Space-RIC（AI） 進行波束成形、都卜勒預測、流量最佳化、路由控制與跨軌道排程等智慧決策；決策結果再下發至 O-SAT 模組，由 SAT-DU／SAT-CU／Core 與 SCNF Pods（L1–L4） 即時執行。最終經由 vGateway／Edge Cloud 與地面網際網路互通，形成可隨星移動、快速重配置、全雲原生的空—天—地一體化通訊架構。
Space-RIC → 做 AI 決策
O-SAT → 執行 AI 下達的模組化命令
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🧠 五、Space-RIC 必須解決的六大衛星挑戰
✔ (1) 高速移動（7 km/s）造成即時性需求極高
需做毫秒級波束追蹤（Beam Tracking）。
✔ (2) 多普勒頻偏劇烈變化
AI 預測模型需在衛星軌道上 real-time 更新。
✔ (3) 星間光鏈拓樸變化
每 5–10 秒拓樸就會變化一次。
→ AI Routing 必須即時更新路徑。
✔ (4) 地面接入負載極端不均
戰區、災害區、城市高峰 → 超級不平衡。
✔ (5) 多軌道協同（LEO/MEO/GEO）
不同延遲、不同吞吐 → 需 AI 控制流量流向。
✔ (6) 雲原生 gateway 分佈全球
Space-RIC 必須跨國跨區調度。
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🧠 六、為何 Space-RIC 對 Starlink Phase II 至關重要？
Starlink Phase II（E-Band、10Gbps、Optical ISL）需要：
✔ AI-native 波束管理
✔ AI 預測式路由（Predictive Routing）
✔ AI-optimized Link Assignment
✔ Containerized O-SAT Modules
✔ NTN × 地面 6G 完整整合
換句話說：
⭐ 沒有 Space-RIC → 星鏈 Phase II 的吞吐與延遲無法達標。
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🧠 七、模擬題
1️⃣ 模擬 Space-RIC 控制「多普勒補償器（SCNF）」的動態行為。
2️⃣ 模擬 LEO × LEO Laser Link 的拓樸變化與 AI 路由反應速度。
3️⃣ 設計一個 Beamforming-AI：根據 UE 密度動態調整波束。
4️⃣ 比較地面 O-RAN RIC 與 Space-RIC 的反應時間需求。
5️⃣ 量化 AI-native Routing 對 End-to-End latency 的改善幅度。
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🧠 八、小結
✔ O-SAT 是衛星界的 O-RAN
✔ Space-RIC 是衛星星座的 AI 大腦
✔ 所有 L1–L4 功能抽象化，形成 SCNF
✔ AI 可控制：頻偏、波束、能量、路由、負載
✔ NTN × LEO × AI × Cloud 形成真正的 2035 太空網路
一句話：
🛰 Space-RIC ＝ 讓整個星鏈成為 AI 可以「動態指揮」的巨大智慧網路。
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