基于里程碑方法的NGSO衛(wèi)星系統(tǒng)頻率投入使用研究

劉 燕，張 珣

（1.國家無線電監(jiān)測中心烏魯木齊監(jiān)測站，烏魯木齊 830000；2.國家無線電監(jiān)測中心哈爾濱監(jiān)測站，哈爾濱 150010）

0 引言

當前，國外衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展進入高峰期，以O(shè)neWeb、Starlink等為代表的新興非對地靜止衛(wèi)星軌道（NGSO）星座系統(tǒng)已經(jīng)啟動大規(guī)模部署階段。同時，傳統(tǒng)GSO衛(wèi)星運營商也在加快該領(lǐng)域的發(fā)展布局，著力推進下一代超高通量系統(tǒng)建設(shè)。從國際頻率規(guī)則角度來看，無論是ITU還是各國的主管政府部門，都將GSO軌道的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)用頻優(yōu)先級置于NGSO系統(tǒng)之前，要求后者在保證不干擾既有的GSO業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上方能開展服務(wù)；從市場應(yīng)用層面來看，全球GSO衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展進度整體領(lǐng)先，Viasat-1、Viasat-2等多個GSO軌道衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在北美、西歐等地區(qū)開展了較為成熟的應(yīng)用；加之NGSO系統(tǒng)部署衛(wèi)星數(shù)量大、占用頻譜資源多等特點，適用于NGSO系統(tǒng)的頻率軌道資源面臨激烈的競爭。因此，近年來，各國衛(wèi)星操作者的數(shù)量迅速增長，申報了大量的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料，無線電通信局主任在向WRC-15提交的關(guān)于應(yīng)用規(guī)則程序和其它相關(guān)事項的報告中指出：“考慮到迄今為止無線電通信局已收到的大量NGSO系統(tǒng)，且這類系統(tǒng)提交可能具有投機性質(zhì)，從而導(dǎo)致頻譜囤積和所謂‘紙上衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)’的再現(xiàn)，大會或許希望考慮對NGSO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的投入使用概念進行重新定義。”

為了要防止頻譜囤積（特別是在擁擠頻段）和避免出現(xiàn)大量“紙衛(wèi)星”，促進頻譜和軌道資源的高效、合理和經(jīng)濟使用，在WRC-15之后的四年內(nèi)各個國家紛紛開展相關(guān)研究，努力在平等接入和頻譜高效利用間尋求平衡、在能夠?qū)嵤┖头乐诡l譜囤積間尋求平衡。各個國家各有各的態(tài)度和立場，但最終在WRC-19第二次大會籌備會議報告中規(guī)定的八項指導(dǎo)原則下，WRC-19大會通過了增加11.51款“對于某些特定頻段和業(yè)務(wù)的非對地靜止衛(wèi)星軌道系統(tǒng)的頻率指配，須應(yīng)用第[7（A）-NGSO-MILESTONES]號決議”。（以下簡稱“里程碑決議”）。

本文對WRC-19大會通過的里程碑決議進行解析，并基于該里程碑方法對FCC已授權(quán)的三大重點NGSO星座系統(tǒng)頻率投入使用及部署情況進行研究，同時結(jié)合FCC里程碑要求進行對比分析，密切關(guān)注國外NGSO星座系統(tǒng)頻率使用現(xiàn)狀和動態(tài)，為我國空間頻率資源協(xié)調(diào)和衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展提供參考。

1 里程碑決議解析

里程碑決議（WRC-19第COM5/7號決議）：在特定頻段和業(yè)務(wù)中用于實施非對地靜止軌道（NGSO）衛(wèi)星系統(tǒng)中空間電臺頻率指配的里程碑（分階段）方法。該決議內(nèi)容包括作出決議18項，重點內(nèi)容解析如下：

（1）作出決議1：本決議適用于11.44或11.44C款下的NGSO系統(tǒng)，應(yīng)用于里程碑方法的頻段和業(yè)務(wù)如表1所示，涉及衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)、衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)、衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)，包括Ku、Ka、V頻段。

（2）作出決議2：對于滿足作出決議1且滿足第11.44款規(guī)定的七年規(guī)則期限結(jié)束時間為2021年1月1日或更晚日期的頻率指配，通知主管部門須按照本決議附件1[1]在不遲于第11.44款規(guī)定的規(guī)則期限屆滿后30天，或第11.44C款投入使用日期屆滿后30天（以兩者中較晚日期為準）向無線電通信局通報所需的部署信息。對于適用于作出決議2的頻率指配，通知主管部門須依照本決議附件1[1]向無線電通信局通報下述a）至c）分節(jié)中提及的分階段期限到期前的所需部署資料（此為作出決議6的內(nèi)容），同時需遵守作出決議8的內(nèi)容。

a）在第11.44款所述的七年規(guī)則期限結(jié)束后的兩年期限屆滿后的30天內(nèi)；

b）在第11.44款所述的七年規(guī)則期限結(jié)束后的五年期限屆滿后的30天內(nèi)；

c）在第11.44款所述的七年規(guī)則期限結(jié)束后的七年期限屆滿后的30天內(nèi)。

（3）作出決議3：對于滿足作出決議1且滿足第11.44款規(guī)定的七年規(guī)則期限在2021年1月1日前已屆滿的頻率指配，通知主管部門須按照本決議附件1[1]在不遲于2021年1月1日前向無線電通信局通報所需的部署信息。對于適用于作出決議3的頻率指配，通知主管部門須按照本決議附件1[1]向無線電通信局通報下述a）至c）分節(jié)所述當年1月1日的完整部署信息（此為作出決議7的內(nèi)容），同時需遵守作出決議8的內(nèi)容。

表1 應(yīng)用于里程碑方法的頻段和業(yè)務(wù)

a）在2023年2月1日之前（相當于2021年1月1日后兩年期限屆滿后的30天內(nèi)）；

b）在2026年2月1日之前（相當于2021年1月1日后五年期限屆滿后的30天內(nèi)）；

c）在2028年2月1日之前（相當于2021年1月1日后七年期限屆滿后的30天內(nèi)）。

（4）作出決議10：如果聲稱的已部署空間電臺數(shù)量屬于這三種情況：a）視情況根據(jù)作出決議6a）或7a），少于BR IFIC I-S部分公布的頻率指配最新通知資料中所標明的衛(wèi)星總數(shù)的10%（向下舍入至較低整數(shù)），這種情況下，修改的衛(wèi)星總數(shù)不得大于根據(jù)作出決議6a）或7a）公布已部署的空間電臺數(shù)量的10倍；b）視情況根據(jù)作出決議6b）或7b），少于BR IFIC I-S部分公布的頻率指配最新通知資料中所標明的衛(wèi)星總數(shù)的50%（四舍五入至較低整數(shù)），這種情況下，修改的衛(wèi)星總數(shù)不得大于根據(jù)作出決議6b）或7b）公布已部署的空間電臺數(shù)量的2倍；c）視情況根據(jù)作出決議6c）或7c），少于BR IFIC I-S部分公布的頻率指配最新通知資料中所標明的衛(wèi)星總數(shù)的100%，這種情況下，修改的衛(wèi)星總數(shù)不得大于根據(jù)作出決議6c）或7c）部署的空間電臺數(shù)量；則通知主管部門還須在作出決議6或作出決議7所提及的每個里程碑期限屆滿后的90天之內(nèi)視情況向無線電通信局提交已通知或已登記頻率指配特性的修改資料。

（5）作出決議11：作出決議10a）不得適用于第11.44款規(guī)定的七年規(guī)則期限在2022年11月28日之前屆滿的頻率指配，其前提是通知主管部門在2023年3月1日之前向無線電通信局提交了附件2[1]中所列出的完整資料，并且無線電規(guī)則委員會（RRB）或WRC-23給出了合格的決定，如下所述：

a）收到此完整資料后，無線電通信局須盡快但不遲于2023年4月1日向RRB報告，以便各主管部門提出意見并最遲由RRB在其2023年的第二次會議上進行審議；

b）RRB須考慮根據(jù)此作出決議提供的信息，并向WRC-23提供包含其結(jié)論或建議的報告，包括RRB無法作出合格結(jié)論的情況。

（6）作出決議17：根據(jù)《無線電規(guī)則》第11.49款暫停使用的頻率指配，在本決議作出決議6a）、b）、c）或作出決議7a）、b）、c）中規(guī)定的適用里程碑期限結(jié)束之前任何時候，不得酌情更改或減少作出決議6a）、b）、c）或作出決議7a）、b）、c）中規(guī)定的任何剩余里程碑有關(guān)的要求。

（7）作出決議18：對于已完成本決議所述里程碑過程（包括無線電通信局適用作出決議9c））的NGSO系統(tǒng)，和對于作出決議5適用的系統(tǒng)，如果在該系統(tǒng)中部署的、能夠發(fā)射或接收頻率指配的衛(wèi)星數(shù)量在隨后的連續(xù)六個月中下降至《登記總表》條目中注明的衛(wèi)星總數(shù)的95%（四舍五入至較低整數(shù)）減去一顆衛(wèi)星，則通知主管部門須在此后盡快將這一情況開始的日期通知無線電通信局，該信息僅供參考。如適當且適用，通知主管部門還應(yīng)在此后盡快通知無線電通信局重新部署全部衛(wèi)星的日期，無線電通信局須在其網(wǎng)站上提供根據(jù)本作出決議收到的信息，并執(zhí)行后續(xù)行動。

顯然，里程碑方法生效日期為2021年1月1日，具體實施有三種情況，第一種情況是申報的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料生命周期結(jié)束日期在2021年1月1日之前，則在2021年1月1日后2年須部署完成衛(wèi)星總數(shù)的10%、2021年1月1日后5年須部署完成衛(wèi)星總數(shù)的50%、2021年1月1日后7年須部署完成衛(wèi)星總數(shù)的100%；第二種情況是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料生命周期結(jié)束日期處在2021年1月2日至2022年11月28日之間的NGSO系統(tǒng)不適用于此里程碑方法，須另行考慮；第三種情況是申報的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料7年生命周期結(jié)束日期在2021年1月1日或更晚的日期，除了第二種情況的時間段之外，生命周期結(jié)束后第2年須部署完成衛(wèi)星總數(shù)的10%、第5年須部署完成衛(wèi)星總數(shù)的50%、第7年須部署完成衛(wèi)星總數(shù)100%。可以看出，里程碑方法不僅維護NGSO衛(wèi)星系統(tǒng)頻率指配登記的權(quán)利，鼓勵各主管部門及時部署衛(wèi)星，促進頻譜和軌道資源的高效、合理和經(jīng)濟使用，提高了NGSO系統(tǒng)部署的透明度，同時若未滿足一定里程碑要求將會產(chǎn)生后果，縮減衛(wèi)星數(shù)量規(guī)模等作為懲罰。對各個國家來說，利弊不同，實際系統(tǒng)部署能力如何以及能否達標、正常投入使用等，是各國都很關(guān)心的問題。

2 國外重點NGSO星座系統(tǒng)頻率投入使用與系統(tǒng)部署研究

本節(jié)以當前已發(fā)星的國外OneWeb、Starlink、O3b三個主要NGSO星座系統(tǒng)為例（均為FCC已授權(quán)的星座系統(tǒng)），分別按ITU里程碑方法及FCC里程碑要求對其申報的頻率投入使用情況及部署能力進行分析，并分析當前國外各星座系統(tǒng)發(fā)射能力以及將來的發(fā)射計劃等信息，為我國發(fā)展衛(wèi)星系統(tǒng)提供參考。

通過在已發(fā)布的BR IFIC數(shù)據(jù)庫中查詢截止到2019年上半年申報的有關(guān)Ku、Ka、V頻段大量NGSO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料，發(fā)現(xiàn)同一NGSO星座系統(tǒng)在不同時間申報了多份衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料，各國都在紛紛搶占頻率和軌道資源。表2為選取的當前主要的三個空間互聯(lián)網(wǎng)星座系統(tǒng)頻率投入使用及部署情況分析，表中M1表示按照里程碑方法的第一個時間節(jié)點須部署完成10%、M2表示按照里程碑方法的第二個時間節(jié)點須部署完成50%、M3表示按照里程碑方法的第三個時間節(jié)點須部署完成100%。經(jīng)分析可以看出，OneWeb星座系統(tǒng)應(yīng)在2023年1月1日前部署完成395顆衛(wèi)星，當前來看，OneWeb公司是具備部署能力的且有意在中國落地，欲提前向全球提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。FCC里程碑要求為NGSO星座系統(tǒng)自授權(quán)批復(fù)之日起6年內(nèi)部署完成已授權(quán)衛(wèi)星數(shù)量的50%，批復(fù)9年內(nèi)100%部署完成。FCC里程碑方法看似簡單但較為嚴格，從完成時間節(jié)點來看，已授權(quán)的任意星座系統(tǒng)如OneWeb系統(tǒng)一旦完成50%的實際部署，商業(yè)航天將邁入行業(yè)新紀元。

表2 主要的空間互聯(lián)網(wǎng)星座系統(tǒng)頻率投入使用及部署情況分析

OneWeb星座系統(tǒng)當前已成功發(fā)射6顆衛(wèi)星，計劃于2020年1月發(fā)射第二批OneWeb衛(wèi)星，此后基本每月發(fā)射一次，初期發(fā)射數(shù)量較低，后期視情況每次發(fā)射32或34顆衛(wèi)星，一期初期計劃588顆衛(wèi)星部署在12個軌道平面，每個軌道平面49顆衛(wèi)星，一期初期共計部署648顆衛(wèi)星，計劃于2021年第四季度實現(xiàn)光纖式全球互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，并最終實現(xiàn)1980多顆衛(wèi)星的全球覆蓋。

Starlink系統(tǒng)是由SpaceX公司提出建設(shè)的低軌寬帶互聯(lián)網(wǎng)星座通信系統(tǒng)，截至2019年11月30日，SpaceX分兩批已發(fā)射120顆Starlink衛(wèi)星，預(yù)計12月下旬發(fā)射第三批Starlink衛(wèi)星，若發(fā)射計劃不變，將使SpaceX成為全球最大衛(wèi)星運營商；之后將于2020年1月再次發(fā)射，計劃在2020年發(fā)射多達24次Starlink任務(wù)。值得注意的是，如果這些時間表保持不變，SpaceX將在短短9個月內(nèi)從只有兩顆在軌試驗衛(wèi)星變成世界上最大的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運營商。

O3b是目前投入運營的中軌衛(wèi)星系統(tǒng)，一期星座中的20顆衛(wèi)星已全部運行在赤道軌道平面。其二期星座共包括22顆衛(wèi)星，其中12顆衛(wèi)星將增添到原有赤道軌道平面，使赤道軌道平面的O3b衛(wèi)星總數(shù)達到32顆，10顆衛(wèi)星分成兩組部署在傾斜軌道面上。二期星座的首批7顆O3B MPEX衛(wèi)星將由SpaceX公司發(fā)射，二期星座擬在2021年部署完成。

除了上述三大具備實際發(fā)射能力的主流星座系統(tǒng)之外，還有很多國家和公司在Ku、Ka、V及以上頻段向ITU申報資料。申報Ku、Ka、V頻段且FCC已授權(quán)的還有Telesat、Leosat、Kepler、Audacy、Karousel、Space Norway、Theia等星座系統(tǒng)，雖然這些星座系統(tǒng)申報資料和協(xié)調(diào)地位時間早晚不同，但FCC一旦批復(fù)授權(quán)，后續(xù)很快就會有實際部署行動。

3 結(jié)束語

ITU里程碑決議是防止頻譜囤積及避免出現(xiàn)大量“紙衛(wèi)星”、促進頻譜和軌道資源的高效、合理和經(jīng)濟使用的重要規(guī)則措施。面對當今激烈的頻譜資源爭奪戰(zhàn)，我們應(yīng)該充分認識到頻率軌道資源在衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)中的決定性作用，充分利用里程碑決議及其相關(guān)條款規(guī)則，尋求我國衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展空間。