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研究:推進非靜止軌道衛(wèi)星星座部署,搶占衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)制高點

近年來,擁有衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的國家戰(zhàn)略地位日益凸顯,其潛在的市場經(jīng)濟價值、外溢的社會效益,以及稀缺的頻軌資源重要載體等特性成為各國關注的焦點。

據(jù)通信產業(yè)網(wǎng)消息,近年來,擁有衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的國家戰(zhàn)略地位日益凸顯,其潛在的市場經(jīng)濟價值、外溢的社會效益,以及稀缺的頻軌資源重要載體等特性成為各國關注的焦點。美、英等國相繼發(fā)布以非靜止軌道寬帶通信星座為主的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略與建設計劃,搶占優(yōu)勢頻軌戰(zhàn)略資源意圖明顯。在國際電聯(lián)(ITU)現(xiàn)行規(guī)則框架下,實施前瞻、高效的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)管理政策與頻軌策略,在搶占稀缺戰(zhàn)略資源、提升國際空間話語權、維護國家電磁和網(wǎng)絡空間安全等方面具有重要意義。

非靜止軌道衛(wèi)星星座是各國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃的主角

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可利用靜止軌道衛(wèi)星和非靜止軌道衛(wèi)星組網(wǎng)。靜止軌道衛(wèi)星雖然技術成熟,但造價高、信號延時長、衛(wèi)星容量有限、地球同步軌道資源緊張、不能覆蓋高緯度地區(qū),無法充分滿足衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模寬帶接入的需求。以中、低軌道衛(wèi)星為主的非靜止軌道衛(wèi)星有著低成本、短時延、寬帶化、大規(guī)模、靈活部署等特點,是各國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計劃的首選組網(wǎng)方式。

全球非靜止軌道衛(wèi)星存量大且增速快。憂思科學家聯(lián)盟(UCS)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫顯示,截至2021年5月1日,全球在軌活動衛(wèi)星數(shù)量4084顆,其中美國2505顆,中國431顆,俄羅斯168顆;約86%的在軌活動衛(wèi)星為非靜止軌道(NGSO)衛(wèi)星。全球非靜止軌道衛(wèi)星不但存量占優(yōu),且各國新申報的數(shù)量也呈飛速增長態(tài)勢。僅2020年,全球各國共計申報約10萬顆非靜止軌道衛(wèi)星。其中,美國2020年新增并調整8個非靜止軌道寬帶星座,新申報了近8萬顆衛(wèi)星。

我國非靜止軌道寬帶星座增長快但差距尚存。2019年,全球非靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡共計1144個,其中美國272個,中國142個,中美合計占全球的40%。2020年,全  球新增非靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡47個,其中美國14個,中國11個,中美新增數(shù)量占到全球半數(shù)。截   至2021年3月,全球非靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡申請共計1335個,其中中國284個,美國283個。雖然在非靜止軌道寬帶星座申請數(shù)量上,中美兩國成為全球主導,甚至我國以微小的差距超過美國,但在星座規(guī)模方面,美國申請的非靜止軌道衛(wèi)星數(shù)量約為我國的7倍,中美差距仍然較大。

國際電聯(lián)申報規(guī)則調整,政府和業(yè)界及時做出反應

國際電聯(lián)調整非靜止軌道衛(wèi)星申報規(guī)則,杜絕頻軌資源浪費。為了應對各國利用非靜止軌道衛(wèi)星星座對全球有限的頻率和軌道資源大規(guī)模“跑馬圈地”等問題,國際電聯(lián)在2019年世界無線電大會(WRC-19)議題7中形成 第35號最終決議,修訂并明確了非靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)投入使用的定義,即衛(wèi)星發(fā)射后需連續(xù)在軌90天;并新增“里程碑”監(jiān)管要求,即星座系統(tǒng)實際在軌運行的衛(wèi)星數(shù)量必須保持在95%以上,在衛(wèi)星網(wǎng)絡7年壽命期限截止后繼續(xù)部署的,要求2年內至少部署原始規(guī)模的10%,5年內部署50%,7年內部署完成。

美、英修訂非靜止軌道衛(wèi)星管理政策,促進衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。為推進非靜止軌道寬帶通信星座系統(tǒng)建設,美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)先后制定了9個有關政策和規(guī)則的修訂公告,旨在掃清管理政策上的障礙,促進非靜止軌道寬帶星座的快速發(fā)展。FCC通過修改頻率分配、修訂非靜止軌道業(yè)務管理要求、建立非靜止軌道系統(tǒng)間協(xié)調框架等方式,保證了靜止軌道—非靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)、非靜止軌道系統(tǒng)之間的平等共存,提高了頻譜資源的使用效率。英國通信辦公室(Ofcom)對非靜止軌道衛(wèi)星許可規(guī)則也進行了修訂并征求意見,解決了多個非靜止軌道星座帶來的干擾問題,為英國發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務提供保障。

衛(wèi)星運營商采取多種措施加速申報和部署非靜止軌道衛(wèi)星。一是通過商業(yè)合作,從其它衛(wèi)星運營商手中獲得申報通行證,并提前進行干擾協(xié)調,以降低后期干擾協(xié)調的難度和成本。例如,太空探索技術公司(SpaceX)與挪威公司合作,一網(wǎng)公司(OneWeb)與國際通信衛(wèi)星公司(Intelsat)、銥星公司(Iridium)等合作部署靜止軌道—非靜止軌道(GSO-NGSO)衛(wèi)星混合系統(tǒng)。二是依托政府主管部門,儲備申報ITU衛(wèi)星網(wǎng)絡資料。例如,OneWeb依托法國、英國、加拿大等多個主管部門,太空探索技術公司則依托FCC提交了30余份衛(wèi)星網(wǎng)絡申報資料。三是根據(jù)衛(wèi)星星座部署推進情況,及時進行多輪修訂和滾動申報,鞏固頻軌資源優(yōu)勢。例如,太空探索技術公司在2019年12月至2020年4月間,兩次修改了“星鏈(Starlink)”的軌道構型,調低軌道高度,提升衛(wèi)星發(fā)射效率,縮短星座部署時間,以滿足國際電聯(lián)關于非靜止軌道寬帶星座部署的數(shù)量和時間限制。

政策建議

密切跟蹤,適時調整非靜止軌道衛(wèi)星星座監(jiān)管政策。持續(xù)跟蹤國際衛(wèi)星頻率和軌道資源管理與發(fā)展的最新要求和情況,快速掌握和適應新規(guī)則、新要求,對我國的非靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡部署策略及時做出精準調整;根據(jù)國內外衛(wèi)星管理現(xiàn)狀和經(jīng)驗,對我國非靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡管理政策及時做出有效調整。在監(jiān)管政策方面,適當優(yōu)化非靜止軌道星座監(jiān)管政策,降低非靜止軌道衛(wèi)星星座的申報門檻,開放部分頻率資源,提升頻率資源使用效率,促進非靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的快速發(fā)展。在協(xié)調策略方面,建立衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與其他衛(wèi)星系統(tǒng)間、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)間的協(xié)調機制,增加系統(tǒng)的靈活性與共存能力。

多措并舉,快速適應申報規(guī)則變化并加快網(wǎng)絡部署。在網(wǎng)絡規(guī)劃方面,加大我國自主衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新基建建設,集中力量建設大型衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡,做為國家級主干網(wǎng)絡;通過政企合作或企企合作方式,在短期內部署若干小型衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),做為頻軌資源的次級儲備。在資源申報方面,積極進行不同頻段和不同軌道高度的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)頻率軌道資源申報,依托國內外企業(yè)間、政企間的商業(yè)合作,依托專業(yè)機構鼓勵和指導國內航天民企積極申報相關衛(wèi)星網(wǎng)絡資料。在干擾協(xié)調方面,積極探索靜止軌道—非靜止軌道混合系統(tǒng)的部署模式,降低干擾協(xié)調時間和資金成本。在星座部署方面,根據(jù)非靜止軌道星座規(guī)模、部署意圖、部署成本,及時修改非靜止軌道星座結構與部署計劃,以保障非靜止軌道星座的快速有效部署。

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