衛星頻率和軌道資源對一個國家的政治、經濟和國防建設具有重要的戰略意義,是世界各國必爭的一種寶貴的戰略資源。目前,各國對衛星發展日益重視,對衛星頻率/軌道的需求也日益增長。
為合理獲得和有效使用有限的衛星頻率和軌道資源,最大程度地爭取和維護我國的合法權益,無線電管理部門需了解國內外衛星業務發展動態,研究全球特別是亞太地區衛星頻率和軌道的規劃和需求趨勢,掌握衛星頻率/軌道申報和協調的規則、程序,分析衛星業務所用頻段的劃分及電波傳播特點等。本文探討了目前國內外衛星頻率/軌道使用現狀及發展趨勢、衛星頻率和軌道資源管理法規及分配機制、衛星業務涉及的頻段等問題,并提出了加強衛星頻率及軌道資源管理的對策意見,以期拋磚引玉。
1 衛星頻率和軌道資源使用現狀與發展趨勢
1.1 各國紛爭衛星頻率/軌道資源
隨著經濟和軍事發展,衛星頻率與地球靜止軌道資源日益成為各國搶占的對象。一些國家和組織出于自己利益的考慮,先占領軌道位置及頻率而后發射衛星。然而許多衛星僅僅是作了書面登記,成為所謂的紙面衛星。
就目前國際電聯(ITU)登記情況看,地球靜止軌道上C頻段通信衛星已近飽和,Ku頻段通信衛星也很擁擠。近年來,包括日本、印度、韓國、馬來西亞在內的亞太地區的一些國家,紛紛自行或聯合制造通信衛星,搶占軌道資源。各國衛星之間出現“撞車”和需要協調的情況時有發生。搶占衛星頻率/軌道資源,爭奪太空優勢,已成為當今世界衛星發展領域的熱點之一。
據資料報道,目前全球在太空的衛星約有800顆,其中美國在軌衛星400多顆,其它國家300多顆。美國用于情報偵察、預警探測、指揮調度、導航等目的的軍用衛星有90多顆,僅軍用偵察衛星就有40多顆;俄羅斯擁有近百顆衛星,但其中有40%以上已超過服役年限,因而俄國計劃對現有的軍用和民用衛星進行技術改造,同時研制和發射新的軍用衛星;歐洲國家共有衛星約70顆;日本自1970年至2000年底,共發射通信、偵察等衛星約70顆,目前約有28顆在軌;印度自1975年起,共發射地球觀測、地球同步通信、太陽物理試驗、廣播電視、遙感衛星及軍用偵察等系列衛星近20顆;在我國上空東經50度至東經180度范圍內,有90多顆衛星,其中使用C頻段的有61顆,使用Ku頻段的有72顆。
1.2 我國衛星頻率/軌道資源情況
隨著衛星系統的不斷發展,我國的衛星業務和應用也日益廣泛。目前我國已擁有通信、導航定位、氣象、海洋和科學實驗等領域的系列衛星。自1970年發射第一顆人造地球衛星“東方紅1號”以來,我國相繼發射了東方紅2號和3號、中衛1號、中星6號、鑫諾1號、亞洲4號、亞太6號等衛星。我國在軌靜止軌道(GSO)衛星數量達到18顆,非靜止軌道(NGSO)衛星達到11顆,今后五年還計劃發射各類衛星30~50顆。
據統計,我國目前在國際電聯(ITU)中登記有效的衛星網絡資料有200多組(同一軌位以相同名稱申報的為一組),涉及62個地球靜止軌道位置和多種非靜止軌道,并涉及ITU劃分給衛星應用的所有頻段。
1.3 衛星頻率/軌道發展趨勢
未來衛星業務發展和頻率/軌道需求大體有以下趨勢:
* 衛星固定業務將向高頻段、大容量、數字化、寬帶化、IP化方向發展;
* 衛星廣播業務將具有廣闊的市場前景,并向多媒體業務發展;
* 衛星移動業務將進一步開發新頻段,并研究頻譜有效利用技術;
* 衛星定位業務和衛星導航業務將從區域性系統向全球性系統發展;
* 衛星氣象、衛星地球探測等空間業務的頻段將向更多、更高、更大帶寬方向發展;
* 衛星間數據傳輸的需求將增長,衛星遙測/遙控頻段也將進一步擴展。
2 衛星頻率和軌道資源管理法規及分配機制
2.1 衛星資源和軌道資源管理法規
衛星資源管理法規是協調、分配和使用衛星資源的基本依據和準則,包括國際法規和國家法規兩大部分。遵循這些法規,是合理有序管理衛星資源的必要前提。
其中,衛星頻率和軌道分配應遵守的國際法規,主要包括聯合國《外層空間宣言》、《外層空間條約》、《國際電信聯盟組織法》、《國際電信聯盟公約》及ITU《無線電規則》、《程序規則》、《建議書》等。根據國際法規,各國擁有和平探索和利用外空活動的權利;無線電頻率和衛星軌道是有限的自然資源,必須平等、合理、經濟、有效地使用;應采用有效的干擾控制機制以充分利用頻率和軌道資源。
我國的衛星資源管理法規有《中華人民共和國無線電管理條例》、《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》、《衛星網絡空間電臺管理規定》、《建立衛星通信網和設置使用地球站管理規定》等。自從我國加入空間開發的國際公約以來,隨著我國衛星業務發展的不斷深入,國內法規對加強衛星頻率和軌道資源科學規劃和合理利用,維護我國衛星頻率和軌道資源的合法權益,發揮著越來越重要的作用。其中《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》參照并遵循ITU《無線電規則》,對各種無線電業務包括空間業務使用的頻段作了劃分規定,是我國最重要和最基本的頻率管理政策文件,是國家進行無線電頻率中長期規劃的依據。
2.2 衛星資源和軌道資源分配機制
(1)協調法和規劃法
根據《無線電規則》,衛星頻率/軌道分配機制主要有兩類:一是協調法,即通過申報與協調的手段合法地“先登先占”,即對于非規劃頻段的衛星頻率/軌道分配,需經過申報、協調和通知三個階段,以獲得所需要的衛星頻率/軌道,并且能得到國際保護;二是規劃法,即通過規劃的手段“平等”分配、規劃衛星業務資源,具體程序按《無線電規則》第5條、第9條及第11條的腳注,以及附錄30、30A及30B進行。
(2)協調法第一階段:提前公布資料
關于協調法分配機制,第一階段為衛星網絡提前公布資料階段(簡稱A階段)?!稛o線電規則》第9條第I節規定,衛星網絡申報需要提前向ITU無線電通信局(BR)報送關于衛星網絡或衛星系統的一般性說明資料(即API資料)。網絡申報的基本內容包括軌道、波束、頻段、極化、業務類別、發射類別(帶寬、信號強度)、應用類別、要求的保護比(如載干比(C/I)、信噪比(S/I))等。A階段是協調和通知階段前的必經階段。API資料應不早于該網絡規劃啟用日期前7年,最好不遲于該日期前2年。
(3)協調法第二階段:協調
第二階段為衛星網絡協調階段(簡稱C階段),其協調程序按《無線電規則》第9條第Ⅱ節進行。申請國必須在API資料被接收后的2年內,按《無線電規則》附錄4的要求提交詳細的衛星網絡資料(即C資料)。BR將在國際頻率信息通報(IFIC)特節中公布C資料。有協調要求的主管部門和發起協調要求的主管部門,在C資料公布之后4個月內給相應主管部門做出同意或不同意及理由的答復,否則就視為同意。
(4)協調法第三階段:通知登記
第三階段為衛星網絡通知登記階段(簡稱N階段),其通知程序按《無線電規則》第11條及決議33進行。第11.25款規定,通知資料(N資料)送交BR的時間不應早于頻率指配投入使用日期前3年;第11.43A款規定,如果對已送了N資料并已投入使用的頻率指配進行修改,則所作的修改應在修改通知日期起5年內投入使用;第11.44款規定,N資料投入使用時間不能晚于API資料接收日期(1997年11月22日后)起7年。所有通知信息將由BR做進一步的技術和規則驗證。經審查合格后,該頻率指配才可以記錄在國際頻率登記總表(MIFR)內。此后的其他各主管部門新建的衛星網絡不得對其產生有害干擾,即使受到它的干擾也不得提出申訴。
3 衛星業務所涉及的頻段及電波傳播特點
3.1 衛星業務涉及的頻段
衛星業務是一種國際性業務,必須遵守《無線電規則》所規定的頻率劃分規定?!稛o線電規則》的頻率劃分在其所分的世界三個區域內是基本一致的。各國的頻率劃分,除個別被國際無線電頻率劃分表腳注條款認可外,一般與國際劃分也是一致的。根據《無線電規則》第二章第5條“頻率劃分”:空間業務頻率劃分,低端涉及2501kHz的空間研究業務,高端涉及275GHz的衛星固定(地對空)業務。
其中,在我國所在的第三區的HF頻段(3 MHz~30 MHz),有空間研究業務和衛星業余業務;在VHF頻段(30 MHz~300 MHz),有空間研究業務、衛星業余業務、空間操作業務、衛星氣象業務及衛星移動業務等;在UHF(300 MHz~1000 MHz)和SHF頻段(1 GHz~30 GHz),主要有空間研究業務、空間操作業務、衛星氣象業務、衛星移動業務、衛星固定業務、衛星廣播業務、衛星地球探測業務及衛星無線電導航業務等,其中SHF頻段通常進一步分為L、S、C、X、Ku、Ka頻段;在EHF頻段(30 GHz~300 GHz),除了有SHF頻段所具有的業務外,還有衛星間業務和衛星業余業務。低于2.5 GHz的L頻段(1 GHz~2 GHz)和S頻段(2 GHz~4 GHz)大部分用于靜止衛星的指令傳輸及特殊衛星業務如衛星導航等;大多數衛星固定業務使用C頻段(4 GHz~8 GHz)和Ku頻段(12 GHz~18 GHz);Ka頻段(18 GHz~40 GHz)作為星際鏈路頻率已開始應用。
例如,《無線電規則》關于第三區非規劃頻段的衛星固定業務的頻率劃分如下:
* S頻段(MHz)空對地:2500~2535;地對空:2655~2690。
* C頻段(MHz)空對地:3400~3700+3700~4200;地對空:5850~5925+5925~6425+6425~6725。
* X頻段(MHz)空對地:7250~7750 ;地對空:7900~8400。
* Ku頻段(GHz)空對地:10.95~11.2+11.45~11.7+12.2~12.75;地對空:13.75~14+14~14.5。
* Ka頻段(GHz)空對地:17.7~21.2;地對空:27.5~31。
《無線電規則》關于第三區規劃頻段的衛星廣播業務和衛星固定業務的頻率劃分如下:
* 附錄30/30A(GHz)衛星廣播業務空對地:11.7~12.2;地對空(饋線鏈路):14.5~14.8+17.3~18.1。
* 附錄30B衛星固定業務C頻段(MHz)空對地:4500~4800;地對空:6725~7025;
Ku頻段(GHz)空對地:10.7~10.95+11.2~11.45;地對空:12.75~13.25。
3.2 衛星業務所用頻段電波傳播特點
電波在地球站與衛星之間傳播時,必須穿過地球周圍的大氣層,因而會受到電離層中自由電子和離子的吸收,以及對流層中氧分子、水蒸氣分子等的吸收和散射,從而存在損耗。
頻率在100 MHz以下時,宇宙噪聲會迅速增加,因此,100 MHz以下頻段通常不用于空間通信。在0.3 GHz~10 GHz頻段,大氣損耗最小,稱此頻段為“無線電窗口”。30GHz附近,稱為“半透明無線電窗口”。選擇衛星通信頻段常需考慮這些“窗口”,如1 GHz~10 GHz最為適宜。在此“窗口”中的C頻段就是開發應用較早的衛星通信頻段。對于4 GHz~6 GHz頻段,因頻率較低,降雨損耗不嚴重,在系統設計時通常留5 dB~6 dB的功率損耗余量。與C頻段相比,Ku頻段的電波傳播易受暴雨、濃云、密霧的影響。對11 GHz~14 GHz頻段,由于降雨損耗較大,一般要有10 dB左右的功率損耗余量。但此頻段具有不需要與地面微波通信協調、衛星EIRP基本不受限制、同等工作條件下天線口徑較小及天線波束窄等優點,也得到了較廣泛的應用。在Ka頻段,降雨的影響也比較嚴重,但它包含了一個“半透明無線電窗口”,得到越來越多研究和開發。
4 加強衛星頻率及軌道資源管理的對策
(1)組織體制: 明確任務職責,理順業務關系
衛星頻率/軌道資源管理,需要維護申報和使用頻率/軌道資源的權益,達成我國衛星系統與其它國家衛星系統間、我國不同衛星系統間以及衛星業務與地面無線電業務間的電磁兼容,有效地利用衛星業務的軌道/頻譜資源,保證衛星業務的正常進行。因此,衛星頻率及軌道資源管理,首先應從組織管理體制和隊伍建設入手,理順各有關部門、單位之間的業務職責關系,以及衛星資源管理與衛星發展的關系。只有理順了業務關系,才能合理、有效地開展衛星資源的申報和使用管理工作。
(2)政策法規——加大宣傳、貫徹力度
衛星頻率/軌道資源管理應按照國際規則慣例開展工作,特別是必須按照《無線電規則》的規定合理、經濟、有效地使用無線電頻率和靜止衛星軌道。因此,我國無線電管理相關部門,需要全面了解并準確理解有關國際法規特別是《無線電規則》的具體內容;深入學習和遵守相應的國內法規,尤其是2006年10月新公布的《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》。
新修訂的《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》與2004年版《無線電規則》保持一致,并統籌考慮了我國無線電技術、業務的發展及相應的頻率使用需求。
(3)目標規劃——跟蹤研究,把握動態,超前構建
頻率/軌道資源的獲得和維護是一項長期而復雜的任務。要做好頻率/軌道資源的規劃管理工作,維護衛星業務的合法權利和利益,需要有關管理部門和使用單位通過各種途徑,及時獲得國內外衛星業務領域的發展現狀和發展動態,分析頻率/軌道規劃需求,制訂國家衛星頻率/軌道申報和使用的中長期戰略規劃。
頻率/軌道需求應作為衛星系統總體需求的一部分進行論證。在衛星系統立項、論證階段同時開展資料申報工作,并根據需要進行有關國際國內協調。
衛星系統空間電臺頻率/軌道申報和協調,通常要涉及到其他國家、國內其他部門及其它無線電業務,是一項復雜而又時限嚴格的工作,需要嚴格遵守《無線電規則》等規定的衛星網絡申報、協調和通知階段的時限,以及時獲得所需的頻率/軌道資源。
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