GMDSS衛(wèi)星通信發(fā)展及形勢分析

文|劉法龍 中國交通通信信息中心

一、背景

1.GMDSS定義

全球海上遇險與安全系統(tǒng)（Global Maritime Distress and Safety System，GMDSS）是在國際海事組織（IMO）框架體系下，基于各成員國一致認可所建立的保障海上人命與財產(chǎn)安全的系統(tǒng)，其內(nèi)容包括但不限于安全相關的操作流程、船舶設備配備要求和海上通信協(xié)議等，主要用于實現(xiàn)船舶遇險告警、搜救與協(xié)調(diào)、定位、海上安全信息（MSI）廣播以及駕駛臺對駕駛臺通信等功能。

GMDSS于1988年由IMO審議通過，并于1992年生效。從系統(tǒng)組成的角度來說，GMDSS包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)、搜救衛(wèi)星系統(tǒng)、地面選擇性呼叫系統(tǒng)和海上安全信息播發(fā)系統(tǒng)，詳見圖1。目前IMO正在對GMDSS進行現(xiàn)代化，以引入更先進的信息化和數(shù)字化通信系統(tǒng)和技術，進一步增強海上安全。

2.GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)

海洋覆蓋面積廣闊，島嶼、礁石分布不均，且受到潮水、海上天氣等多重因素影響，無法像在陸地上一樣密集且有規(guī)劃性地進行基站建設、線路部署和設備更新。因此，相較于陸地通信系統(tǒng)從2G、3G、4G到5G的飛速發(fā)展，海上通信系統(tǒng)技術落后且發(fā)展緩慢。衛(wèi)星通信依托搭載在衛(wèi)星上的通信載荷，以及建設在陸地上的地面接續(xù)系統(tǒng)，可為衛(wèi)星覆蓋范圍內(nèi)的用戶提供多向（岸-船、船-岸和船-船）通信服務。

當船舶在遠離陸地的海域航行時，地面通信系統(tǒng)和海岸電臺通信服務均不可用，衛(wèi)星通信是唯一可用的通信手段，具備遇險告警和求救功能尤為關鍵。因此，IMO發(fā)布的《國際海上人命安全公約》（以下稱為SOLAS公約）對于在不同海區(qū)航行的船舶應配備的無線電設備進行了特別規(guī)定，尤其是在地面通信系統(tǒng)和海岸電臺無法覆蓋到的海區(qū)進行國際航行的船舶和300總噸以上的貨船（SOLAS公約船），必須配備經(jīng)認可的GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設備，以確保無論船舶航行在任何區(qū)域，都具備向附近船舶和岸端相關機構發(fā)送遇險告警和尋求救援的手段。

圖1 GMDSS各組成部分及通信示意圖

二、GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展

近年來，隨著航天技術的飛速發(fā)展，越來越多的衛(wèi)星發(fā)射組成新的衛(wèi)星系統(tǒng)，為用戶提供導航、通信和廣播等多元化服務。由于GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)面向的是全球海事領域且相關活動主要在IMO層面開展，以下從IMO框架體系著手，回顧近年來GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展。

1.IMO關于GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的規(guī)則和程序

關于GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)，IMO有兩份重要文件，一是上文所提到的SOLAS公約，二是IMO A.1001（25）決議（以下稱為1001決議）。作為全球范圍內(nèi)適用船舶進行航行時必須遵守的強制性公約，SOLAS公約在其第四章中規(guī)定了船舶無線電設備的配備要求，其中特別規(guī)定SOLAS公約船必須配備經(jīng)IMO認可的GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設備。1001決議則是IMO認可衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供GMDSS服務的依據(jù)，從衛(wèi)星系統(tǒng)組成、運行能力、功能與服務、終端性能等方面提出了詳細的要求。隨著衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展和海上通信形勢的變化，IMO也開始對上述規(guī)則進行相應的調(diào)整和修訂。目前GMDSS正處于現(xiàn)代化的過程中，SOLAS公約第四章的修訂趨近完成，1001決議的修訂也已提上議程，以引入新的GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

程序上，衛(wèi)星通信系統(tǒng)想要加入GMDSS，必須先通過國家政府向IMO的海上安全委員會（MSC）提交正式申請。MSC審議通過后，授權下設的航行安全、通信與搜救分委會（NCSR）開展技術和操作評估，并審議評估報告，從而決定是否滿足相關要求。NCSR審議通過后，再提交至下一次MSC會議審議，最終以發(fā)布MSC決議案的形式，正式認可該衛(wèi)星系統(tǒng)加入GMDSS。在正式開始提供GMDSS服務后，GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)還將長期接受國際移動衛(wèi)星組織（IMSO）的監(jiān)管，以確保其持續(xù)提供可靠的GMDSS服務。

2.國際移動衛(wèi)星系統(tǒng)

國際移動衛(wèi)星系統(tǒng)（Inmarsat）是在地球同步軌道（GEO）上運行的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，通過其多個業(yè)務子系統(tǒng)提供報文、語音、數(shù)據(jù)和廣播服務，其服務范圍可覆蓋全球除兩極地區(qū)外的所有區(qū)域。目前，Inmarsat系統(tǒng)的第3代星座（I3）已經(jīng)接近退役（僅剩1顆衛(wèi)星提供服務，其余衛(wèi)星轉為在軌備份衛(wèi)星），主要業(yè)務由第4代星座（I4）和第5代星座（I5）承載，第6代星座（I6）也已經(jīng)在部署中。Inmarsat自1982年開始提供全球海事衛(wèi)星服務，在引入并實施GMDSS以來即作為GMDSS衛(wèi)星通信服務提供方，為全球海事用戶提供海上遇險與安全通信。由于SOLAS公約規(guī)定適用船舶必須配備GMDSS終端，因此Inmarsat在海上衛(wèi)星通信領域一直處于壟斷地位。

Inmarsat提供GMDSS服務的傳統(tǒng)業(yè)務子系統(tǒng)包括Inmarsat-A、Inmarsat-B、Inmarsat-C和Inmarsat-F/77。Inmarsat-A系統(tǒng)于1982年開始提供服務，已于2007年12月31日正式終止服務。Inmarsat-B系統(tǒng)于2016年12月30日正式終止服務。隨著I3停止服役，Inmarsat-F/77和Inmarsat-C系統(tǒng)現(xiàn)已全部切換至I4上運行。根據(jù)國際移動衛(wèi)星公司（INMARSAT）向IMO公布的信息，Inmarsat-F/77系統(tǒng)將于2020年12月1日終止服務。由于Inmarsat-C系統(tǒng)的安全網(wǎng)（SafetyNet）業(yè)務為目前唯一通過衛(wèi)星系統(tǒng)進行海上安全信息（MSI）廣播的系統(tǒng)，預計Inmarsat-C系統(tǒng)短期內(nèi)不會終止服務。

除上述傳統(tǒng)業(yè)務子系統(tǒng)，在2018年5月召開的IMO第99屆MSC會議上，基于Inmarsat I4的數(shù)據(jù)服務系統(tǒng)——船隊寬帶（FBB）海上安全數(shù)據(jù)服務（MSDS）也正式被認可納入GMDSS。相比較于Inmarsat-F/77無法進行MSI廣播，Inmarsat-C只能提供報文通信和廣播，MSDS集傳統(tǒng)業(yè)務子系統(tǒng)的服務和功能于一身，可以更優(yōu)的話音質(zhì)量和更高的網(wǎng)絡速率，全面實現(xiàn)遇險、緊急、安全、一般通信和MSI廣播。目前，Inmarsat GMDSS服務體系如圖2所示。

圖2 Inmarsat GMDSS服務體系

3.銥星系統(tǒng)

銥星系統(tǒng)（Iridium）為美國銥星公司（IRIDIUM）運營的全球移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)，類似Inmarsat系統(tǒng)，銥星系統(tǒng)也可以提供報文、語音、數(shù)據(jù)和廣播服務，其服務范圍甚至覆蓋兩極地區(qū)，是真正意義上的全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)。銥星系統(tǒng)通過分布在6個軌道面的總計66顆低地球軌道（LEO）衛(wèi)星組成的星座提供通信服務。星座部署有星間鏈路，每顆衛(wèi)星可與同一軌道面內(nèi)的2顆衛(wèi)星及相鄰2個軌道面的1顆衛(wèi)星連接，即每顆衛(wèi)星可通過4條星間鏈路完成與星座內(nèi)所有衛(wèi)星間的數(shù)據(jù)傳輸，因而無需在世界各地部署建設地面接續(xù)站。2019年1月，“下一代銥星”（Iridium Next）衛(wèi)星星座中的最后10顆衛(wèi)星發(fā)射上天，正式完成全新星座系統(tǒng)的部署?！跋乱淮炐恰毙亲梢酝瑯咏Y構分布的66顆在軌工作衛(wèi)星、9顆在軌備用衛(wèi)星和6顆地面?zhèn)溆眯l(wèi)星組成。

與Inmarsat主要服務海事用戶、逐步開發(fā)陸地和航空市場不同，作為一個純商業(yè)服務系統(tǒng)，銥星系統(tǒng)一開始便面向全球的海、陸、空用戶提供服務。然而近年來隨著陸地通信系統(tǒng)的擴張和發(fā)展，在維持核心的政府業(yè)務的基礎上，銥星系統(tǒng)已逐步將更多目光投向了航空和海事領域。根據(jù)銥星公司披露的數(shù)據(jù)，目前全球范圍內(nèi)共有超過66萬銥星系統(tǒng)用戶，其中海事用戶超過5萬。

為了在Inmarsat壟斷多年的全球海上衛(wèi)星通信領域占得一席之地，銥星系統(tǒng)于2013年6月正式向IMO提出加入GMDSS的申請，旨在參照Inmarsat的模式，通過成為船舶強制配備的設備達到擴大市場占有量的目的。對于現(xiàn)有GMDSS衛(wèi)星通信來說，銥星系統(tǒng)的加入可提供多一種選擇和手段，更重要的是能夠有效補充Inmarsat無法覆蓋兩極地區(qū)的不足，對于船舶主要航線在高北緯度地區(qū)的國家（如俄羅斯、挪威、芬蘭等）是一大利好。盡管已經(jīng)提供服務近20年，銥星系統(tǒng)在提交申請后，依然經(jīng)過4年的改進完善，2次IMO航行安全、通信與搜救分委會（NCSR）會議審議，并在美國政府政治影響力的幫助下，歷經(jīng)5年的時間，終于在2018年5月正式被IMO認可納入GMDSS，打破了Inmarsat的壟斷地位。由于GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的定位與職責，銥星系統(tǒng)需與其服務范圍內(nèi)的海上搜救協(xié)調(diào)中心（MRCC）和MSI提供方等實現(xiàn)互聯(lián)互通，以實現(xiàn)遇險告警轉發(fā)和MSI廣播等功能。銥星系統(tǒng)至今尚未正式向全球海事用戶提供GMDSS服務。

4.北斗報文服務系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（以下稱為北斗系統(tǒng)）是我國自主研發(fā)、建設并獨立運行，集導航與通信功能于一體的衛(wèi)星系統(tǒng)。作為IMO認可的四大全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)之一（其他三個分別為美國的GPS系統(tǒng)、俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)和歐盟的GALILEO系統(tǒng)），北斗系統(tǒng)是唯一兼具通信功能的導航系統(tǒng)。根據(jù)中國衛(wèi)星導航系統(tǒng)管理辦公室發(fā)布的《北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)發(fā)展報告3.0》，2020年北斗系統(tǒng)計劃向全球用戶提供五大公開服務：基本導航服務、短報文通信服務、星基增強服務、國際搜救服務和精密單點定位服務。北斗報文服務系統(tǒng)為我國目前向國際海事界和IMO公布的提供短報文通信服務的北斗子系統(tǒng)。

北斗報文服務系統(tǒng)通過3顆GEO衛(wèi)星向亞太區(qū)域內(nèi)的用戶提供服務，在2020年底北斗系統(tǒng)完成全球系統(tǒng)部署后，將可以通過3顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星和24顆中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星向全球的用戶提供短報文通信服務。自2003年開始，北斗報文服務系統(tǒng)即開始為亞太區(qū)域內(nèi)的用戶提供短報文通信服務，目前已有超過50萬名用戶，其中海事用戶超過10萬，平均每天活躍的海事用戶超過8000名，平均每天為中國及周邊海域的海事用戶傳輸超過136000條報文和位置報告。

為更好地保障“21世紀海上絲綢之路”，服務全球海事界，北斗報文服務系統(tǒng)將自身定位為“更可靠、更經(jīng)濟的GMDSS補充手段”，于2018年5月向IMO正式提出加入GMDSS的申請，并經(jīng)MSC審議通過，進入NCSR評估階段。2019年1月，中國向NCSR第7次會議提交《認可北斗報文服務系統(tǒng)作為GMDSS服務提供方》的提案，獲得了IMO成員國的廣泛支持。分委會經(jīng)過審議，同意中國提案中所提建議，正式委托IMSO開展北斗報文服務系統(tǒng)GMDSS符合性的技術和操作評估，北斗報文服務系統(tǒng)加入GMDSS又邁出重大一步。

三、未來GMDSS衛(wèi)星通信形勢分析

近年衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展使得Inmarsat系統(tǒng)在海上衛(wèi)星通信領域一枝獨秀的局面不復存在。銥星系統(tǒng)憑借自身能力和背后美國政府的強力支持，通過在IMO體系下加入GMDSS，已成功在海事領域占領了一席之地。如今中國的北斗報文服務系統(tǒng)也宣布入場，并已取得實質(zhì)性進展。以下從潛在利益、形勢變化和發(fā)展趨勢幾方面對未來GMDSS衛(wèi)星通信的形勢進行簡要分析。

1.宣稱公益，暗含利益

據(jù)IMO不完全估計（無確切數(shù)據(jù)），全球共有SOLAS公約船舶約計6萬條。如上文所述，GMDSS設備為SOLAS公約船強制配備的設備，結合關于設備備份的要求，即每條SOLAS公約船至少需安裝2臺該設備。根據(jù)IMO關于GMDSS服務的收費規(guī)定，GMDSS衛(wèi)星通信服務中的遇險告警、搜救協(xié)調(diào)、緊急和醫(yī)療救助等通信服務是完全免費的。在此前提下，銥星系統(tǒng)花費多年時間，耗費巨大財力和人力爭取加入GMDSS，主要還是GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)背后隱藏的巨大商業(yè)利益。

終端或者其他Inmarsat終端進行通信。GMDSS服務作為公益服務是免費的，但是發(fā)送短信、與家人打電話和上網(wǎng)瀏覽等常規(guī)通信是需要用戶支付通信費用的，而衛(wèi)星通信費率從來都不低。在GMDSS公益服務的背后，是設備售賣、安裝和維修服務，報文、語音和數(shù)據(jù)等通信服務的巨大利潤。根據(jù)國際移動衛(wèi)星公司披露的2019年前3季度財務報告，截至2019年9月30日，僅海事服務就為該公司創(chuàng)造了3.835億美元的收入。在銥星系統(tǒng)加入GMDSS之后，Inmarsat系統(tǒng)不再是唯一選擇，有理由相信銥星系統(tǒng)在海事領域的用戶數(shù)和業(yè)務收入將呈現(xiàn)一定程度的增長。

2.“鷸蚌”相爭，“漁翁”得利

在銥星系統(tǒng)被IMO認可為GMDSS衛(wèi)星服務提供方后，Inmarsat系統(tǒng)的壟斷地位被打破，在商業(yè)服務上兩者必將展開更加激烈的競爭。這種形勢對于作為“漁翁”的海事用戶來說是有利的。自Inmarsat系統(tǒng)提供服務以來，其終端價格和服務資費一直都不親民，銥星的資費也是如此。表1為根據(jù)Satphone全球語音和數(shù)據(jù)服務網(wǎng)站所提供的信息，對Inmarsat FBB 500和銥星 GO！業(yè)務進行的相關費用對比。我國北斗報文服務系統(tǒng)所提供的短報文通信服務，目前對用戶是免費的。出于服務“21世紀海上絲綢之路”的初衷，即使將來北斗報文服務調(diào)整收費策略，也更多是公益保障服務的性質(zhì)，并非以盈利為主要目的。因此北斗報文服務系統(tǒng)加入GMDSS，對于欠發(fā)達和發(fā)展中國家，以及僅需基本GMDSS服務的海事用戶也是極大的利好。

表1 Inmarsat FBB 500與銥星GO!資費對比

3.多元競爭，共謀發(fā)展

在銥星系統(tǒng)加入GMDSS的評估過程中，作為評估方的IMSO發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有1001決議中存在許多不普遍適用的規(guī)定，如只提供了GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)的參數(shù)計算公式，覆蓋范圍和業(yè)務恢復的規(guī)定未考慮非GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)等。目前1001決議的修訂已經(jīng)正式啟動，以期制定適用于不同衛(wèi)星系統(tǒng)的GMDSS認可標準。這一行為無疑表明了IMO或者海事界對于更多衛(wèi)星通信系統(tǒng)加入GMDSS所持的開放態(tài)度。而被認可加入GMDSS并不意味著將永久作為船舶必備的通信手段。IMSO作為IMO委托的GMDSS服務監(jiān)督方，每年都會對GMDSS衛(wèi)星服務提供方所提供的服務進行監(jiān)督和評估，并提交報告供IMO和各成員國審議?？梢灶A見，未來將會有多個GMDSS衛(wèi)星服務提供方共存，在為海事界提供更加穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)且可靠服務的基礎上，相互競爭并共謀發(fā)展。

四、結語

一百多年前泰坦尼克號沉沒導致1517人喪生的悲劇，給全球海事界敲了重重的一記警鐘，也推動了海上遇險通信與搜救的發(fā)展。隨著具備更加全面可靠通信手段的GMDSS出現(xiàn)，以及電子航海和GMDSS現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，如今在海上航行時可以發(fā)短信、打電話甚至看視頻，出現(xiàn)危險可以立即一鍵發(fā)送告警信息，也可以直接電話聯(lián)系搜救中心，海上航行的舒適性、便利性和安全性都有了極大的提高。在當今全球化的大趨勢下，作為海上重要通信手段和GMDSS不可或缺組成部分的衛(wèi)星通信，將會在未來發(fā)揮更加重要的作用。