國際電聯無線通信部門對衛星通信在應急減災應用領域的研究進展

文 陳靜 中國衛星通信集團公司

近年來在世界范圍內如颶風、地震、臺風、海嘯等重大自然災害頻繁發生，每每給人類正常的生產、生活造成嚴重的破壞影響。2004年印度洋海嘯之后,美國颶風、汶川地震、海地地震這些災害性事件的先后發生，其突發性和破壞力給全世界敲響了警鐘。在全球范圍內，應急減災系統的建立、完善和加強再次得到了各國政府部門及相關國際組織的高度重視，紛紛從政策、資金、技術等各個方面給予了更多的支持、投入和關注。

國際電聯無線通信部門（ITU-R）作為聯合國框架下主管無線通信相關技術事務和標準制定的國際組織，在應急減災通信方面作了大量的組織、研究工作。尤其是2007年世界無線電通信大會（WRC-07）形成第647號決議，即應急減災無線通信的頻譜管理指導方針，對促進新研究周期應急減災通信方面的研究起到了重要的推動作用。ITU-R下設的衛星業務研究組、地面業務研究組、科學業務研究組、廣播業務研究組等憑借其各自研究領域的業務特點，分別在災害事件的預報預測、報警、應急減災救援等方面展開積極的研究工作，使上述領域的業務在應急減災應用中充分發揮了其獨特的作用。

在上述研究領域中，衛星通信以它獨有的覆蓋范圍廣、線路開通不受地理環境和天氣條件的影響、靈活迅速等特點，在地面通信屢屢遭到災害事件的嚴重破壞和阻斷時，其通信仍可保持，不受影響，體現出了在應急減災通信方面卓越的優勢。因此，新研究期開始，在ITU-R衛星業務研究組（ITU-R SG4）的研究活動中，為執行WRC-07第647號決議，應急減災方面的研究成為重要的研究內容，衛星固定業務和衛星移動業務在應急減災方面應用的新建議書、報告書及修改建議書紛紛通過研究組會議討論并公布出臺，成為指導各國今后在應急減災通信中實際應用的重要依據。學習和借鑒這些建議書、報告書的內容，對我國建立和發展自己的應急減災通信系統具有重要的借鑒意義。

目前衛星業務研究組在應急減災方面的最新研究進展情況簡單介紹如下：

一 衛星固定業務

WRC-07大會之后，在衛星業務研究組（ITU-R SG4）下設的子工作組里，WP4A工作組是專門研究衛星固定業務和衛星廣播業務頻譜有效利用的。為執行WRC-07第647號決議提出的建議：在自然災害和突發事件中，各主管部門應考慮全球和/或區域頻段的使用,在WP4A工作組會議的研究討論中,修改了相關建議書的內容，即2010年1月公布的題為“用于在自然災害和類似緊急情況下的預警減災工作的衛星固定業務系統的使用”的修改建議書ITU-R S.1001-2。

在該建議書中，對于2006年公布的建議書進行了修改,刪除了原來的附件1所列衛星通信系統的內容,改為以建議使用頻率為主。原建議書附件1中的衛星系統部分被進一步修改、補充并轉移，生成了新報告書ITU-R S.2151。此外，與之相關的決議，如決議ITU-R 53(RA-07)、 55(RA-07)、644(WRC-07)、646(WRC-03)、647(WRC-07)等都引入到這個修改建議書ITU-R S.1001-2內。修改后的建議書ITU-R S.1001-2，主要將為應急和減災應用使用的全球和/或區域系統的頻段范圍列了出來，如表1所示：

對于上表，建議書中注明：將來其它的衛星固定業務頻段也有可能被使用到。并指出“鼓勵主管部門在自然災害和突發事件中，應考慮使用”上表所列的“全球和/或區域頻段”。這一修改充分體現了對WRC-07第647號決議的執行。

此外，該建議書還指出：

（1）在應急減災中使用衛星固定業務的通信手段需在主管部門間和衛星固定業務操作者間預先計劃，以保證在災害發生時衛星固定業務服務能夠迅速響應。

（2）鼓勵衛星固定業務操作者繼續與ITU合作，致力于應急減災事業。

（3）當計劃在應急減災及類似緊急事件中使用衛星固定業務系統進行預警和救援行動時，應該考慮報告書ITU-R S.2151的內容。

（4）為了在可靠性和迅速部署方面最佳化系統的性能，要仔細考慮電信設備的運輸、安裝和操作的后勤保障。

（5）盡管使用可搬移地球站作為減災手段會使預先進行詳細的協調和干擾評估變得不可行，但當使用共用頻率時還是應該注意這些問題的影響。

上述建議書ITU-R S.1001-2中提到的報告書ITU-R S.2151也是在最近一次在WP4A工作組生成并提交衛星業務研究組(SG4)討論通過的，題為“采用衛星固定業務系統應對自然災害和突發事件的預警和救援工作的方案和例子”。此報告以原建議書ITU-R S.1001-1附件1為基礎并進行補充,提供了如何采用衛星固定業務系統開展預警和救援的方案，包括需考慮的基本因素,即業務要求、信道及物理層要求、網絡要求、相應的地球站，需要的地球站EIRP水平及衛星資源，并提供了上述因素的典型參考值及鏈路預算示例，并且列舉出了一系列應用范例，旨在在構建應急減災通信系統時能夠作為技術指南參考使用。此次還特別增加了來自日本的采用衛星固定業務系統應對地震災害的例子。該報告書還將根據各國的研究進展和使用情況不斷進行更新。

我國也是自然災害頻繁發生的國家，對于應急減災通信系統的構建，近年來也特別受到國家的重視，但在系統計劃、組成、應用層面，目前與發達國家還存在一定的差距。上述報告書，可以給我們提供一個很好的借鑒，以促進我國衛星固定業務在應急減災方面發揮更大的作用。

此外，與之相關的現有建議書還有ITU-R BT.1774-1 ，衛星和地面廣播基礎設施在公眾預警減災中的應用，同樣等可以關注借鑒。

二 衛星移動業務

與衛星固定業務相同，根據WRC-07第647號決議，衛星業務研究組下設的專門研究衛星移動業務相關內容的工作組WP4C也同期完成了衛星移動業務在遇險救災及響應中使用的相關建議書及報告書，并于2010年1月通過并公布，它們分別為建議書ITU-R M.1854及報告書ITU-R M.2149。

其中，建議書ITU-R M.1854的主要內容仍以使用頻率為要點，即：建議各國政府在本國計劃中考慮下表所列的全球或區域用于遇險救災使用的頻率或頻段，建議ITU在執行決議647（WRC-07）時考慮此信息。

表1 “ITU-R S.1001-2”中所列衛星固定業務對于應急和減災應用使用的全球和/或區域系統的頻段范圍

此外，該建議書還提出：

1）建議各衛星移動業務系統運營商考慮采用ITU-T X.1303號建議書有關通用預警協議，跟蹤有關發展演進；

2）建議各國政府與MSS系統操作者或服務提供商提前安排計劃有關遇險救災通信事宜，以便在緊急時刻系統可用；

3）建議MSS系統操作者跟進ITU有關遇險救災相關研究。

如上，可以看出，不同于衛星固定業務的建議書ITU-R S.1001-2, 在此建議書中除列出了衛星移動業務在應急使用時的具體頻段，還把其相應的商業系統名稱列在建議里。

眾所周知，在L、S頻段里，衛星移動業務的可用頻率資源十分有限，且兼容條件比常規衛星固定業務要嚴格得多。如對于靜止衛星而言，軌道間隔要大于幾十度才可滿足同頻系統的兼容要求。所以在同頻情況下，基本上在某個區域上空只能存在一個系統。所以寫在該建議書中的這些系統，在另一方面也昭示著其應用的協調地位高于后來者，同時對于其商業推廣也會起到助力作用。雖然目前我國還沒有能夠納入該表的MSS系統，但可用于應急減災的衛星移動通信系統的項目研究、啟動和實施正在進行，這將有望填補我國在該領域的空白。

考慮到2012年世界無線電通信大會（WRC-12）的第1.25項議題專門研究為衛星移動業務尋找新的頻率劃分等因素，將來用于衛星移動業務系統的頻段不僅限于目前的這些系統，我國代表在工作組會議討論中提出，在本建議書中不限定表中所列系統和頻段的建議，即在表中增加“今后可能有新的衛星移動業務系統和使用頻段”的注釋，該建議最終為會議接受，寫入建議書。

與新建議書ITU-R M.1854配合、同時公布的報告書ITU_R M. 2149“衛星移動業務系統在減災和類似應急情況下的應用和實例”主要描述了衛星移動系統如何在減災應急情況下工作，以及目前和未來可以用于減災應急情況下使用的衛星移動系統的介紹。

報告書首先分析了衛星移動業務系統衛星傾斜軌道與全球覆蓋的關系，對于低軌衛星系統，軌道傾角越高，將更有利于衛星對高緯度地區（如南、北極區）的覆蓋，這或許能夠彌補衛星固定業務在這方面的不足。

此外，對于衛星移動業務的通信組網方式，報告書中歸納為兩種，一種為“彎管”式，完成區域覆蓋，類似于用靜止衛星開展衛星移動業務。另一種為“空中網絡”，即通過星間鏈路實現中繼傳輸，如Iridium的低軌衛星星座結構，可提供全球范圍的減災應急通信。同時，報告書指出，在實現通信的連接方式上，衛星移動通信系統可以直接構建全球通信網或通過本地網與全球網絡連接。對于上述方式的原理報告書中也有詳細的闡述。報告最后還分別介紹了Iridium、Globalstar、Inmarsat、Thuraya、SkyTerra、Terrestar、DBSD North America 和AceS等實際系統的情況，內容包括系統組成、組網方式、覆蓋區、使用設備參數和性能介紹等。上述MSS的系統情況在此不作冗述，但詳細研究該報告書中的內容，有利于我們有計劃、有針對性地選擇用于應急減災情況的通信系統，同樣為發展我國的衛星移動通信系統起到借鑒作用。以上，簡要介紹了近期國際電聯無線通信部門衛星業務研究組對衛星通信在應急減災中應用的研究進展和成果。這些新建議書、報告書的提出是經過國際電聯無線通信部門相關工作組幾年研究、會議討論、醞釀的結果，但仍將隨著技術的演進和應用的發展不斷修改、更新和補充。國際電聯無線通信部門的建議書類似于標準部門的標準，是各國實際應用的重要參照指標。能夠納入其中的系統和參數，代表了世界范圍的認可和一定的國際權威性。希望隨著我國衛星業務的不斷發展和強大，在密切跟蹤、參與國際電聯研究組研究工作的同時，能夠不斷提出我國自主研究的成果，更加深入參與到國際電聯無線部門“標準”制定的過程中去。

表2 “ITU-R M.1854”中所列衛星移動業務的全球或區域用于遇險救災使用的頻率或頻段

1. Resolution ITU-R S.1001-2: Use of systems in the fixedsatellite service in the event of natural disasters and similar emergencies for warning and relief operations

2. Report ITU-R S.2151: Use and examples of systems in the fixed-satellite service in the event of natural disasters and similar emergencies for warning and relief operations

3. Resolution ITU-R M.1854: Use of mobile-satellite service in disaster response and relief

4. Report ITU-R M.2149: Use and examples of mobile-satellite service systems for relief operation in the event of natural disasters and similar emergencies