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研究:推進(jìn)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(diǎn)

近年來(lái),擁有衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的國(guó)家戰(zhàn)略地位日益凸顯,其潛在的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值、外溢的社會(huì)效益,以及稀缺的頻軌資源重要載體等特性成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。

據(jù)通信產(chǎn)業(yè)網(wǎng)消息,近年來(lái),擁有衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的國(guó)家戰(zhàn)略地位日益凸顯,其潛在的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值、外溢的社會(huì)效益,以及稀缺的頻軌資源重要載體等特性成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。美、英等國(guó)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(shè)計(jì)劃,搶占優(yōu)勢(shì)頻軌戰(zhàn)略資源意圖明顯。在國(guó)際電聯(lián)(ITU)現(xiàn)行規(guī)則框架下,實(shí)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(guó)際空間話語(yǔ)權(quán)、維護(hù)國(guó)家電磁和網(wǎng)絡(luò)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(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計(jì)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(shù)成熟,但造價(jià)高、信號(hào)延時(shí)長(zhǎng)、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(wú)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(shí)延、寬帶化、大規(guī)模、靈活部署等特點(diǎn),是各國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)計(jì)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(xué)家聯(lián)盟(UCS)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫(kù)顯示,截至2021年5月1日,全球在軌活動(dòng)衛(wèi)星數(shù)量4084顆,其中美國(guó)2505顆,中國(guó)431顆,俄羅斯168顆;約86%的在軌活動(dòng)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(guó)新申報(bào)的數(shù)量也呈飛速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。僅2020年,全球各國(guó)共計(jì)申報(bào)約10萬(wàn)顆非靜止軌道衛(wèi)星。其中,美國(guó)2020年新增并調(diào)整8個(gè)非靜止軌道寬帶星座,新申報(bào)了近8萬(wàn)顆衛(wèi)星。

我國(guó)非靜止軌道寬帶星座增長(zhǎng)快但差距尚存。2019年,全球非靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)共計(jì)1144個(gè),其中美國(guó)272個(gè),中國(guó)142個(gè),中美合計(jì)占全球的40%。2020年,全  球新增非靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)47個(gè),其中美國(guó)14個(gè),中國(guó)11個(gè),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(luò)申請(qǐng)共計(jì)1335個(gè),其中中國(guó)284個(gè),美國(guó)283個(gè)。雖然在非靜止軌道寬帶星座申請(qǐng)數(shù)量上,中美兩國(guó)成為全球主導(dǎo),甚至我國(guó)以微小的差距超過(guò)美國(guó),但在星座規(guī)模方面,美國(guó)申請(qǐng)的非靜止軌道衛(wèi)星數(shù)量約為我國(guó)的7倍,中美差距仍然較大。

國(guó)際電聯(lián)申報(bào)規(guī)則調(diào)整,政府和業(yè)界及時(shí)做出反應(yīng)

國(guó)際電聯(lián)調(diào)整非靜止軌道衛(wèi)星申報(bào)規(guī)則,杜絕頻軌資源浪費(fèi)。為了應(yīng)對(duì)各國(guó)利用非靜止軌道衛(wèi)星星座對(duì)全球有限的頻率和軌道資源大規(guī)模“跑馬圈地”等問(wèn)題,國(guó)際電聯(lián)在2019年世界無(wú)線電大會(huì)(WRC-19)議題7中形成 第35號(hào)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(shí)際在軌運(yùn)行的衛(wèi)星數(shù)量必須保持在95%以上,在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)7年壽命期限截止后繼續(xù)部署的,要求2年內(nèi)至少部署原始規(guī)模的10%,5年內(nèi)部署50%,7年內(nèi)部署完成。

美、英修訂非靜止軌道衛(wèi)星管理政策,促進(jìn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。為推進(jìn)非靜止軌道寬帶通信星座系統(tǒng)建設(shè),美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)先后制定了9個(gè)有關(guān)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(jìn)非靜止軌道寬帶星座的快速發(fā)展。FCC通過(guò)修改頻率分配、修訂非靜止軌道業(yè)務(wù)管理要求、建立非靜止軌道系統(tǒng)間協(xié)調(diào)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(guó)通信辦公室(Ofcom)對(duì)非靜止軌道衛(wèi)星許可規(guī)則也進(jìn)行了修訂并征求意見,解決了多個(gè)非靜止軌道星座帶來(lái)的干擾問(wèn)題,為英國(guó)發(fā)展衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供保障。

衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商采取多種措施加速申報(bào)和部署非靜止軌道衛(wèi)星。一是通過(guò)商業(yè)合作,從其它衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商手中獲得申報(bào)通行證,并提前進(jìn)行干擾協(xié)調(diào),以降低后期干擾協(xié)調(diào)的難度和成本。例如,太空探索技術(shù)公司(SpaceX)與挪威公司合作,一網(wǎng)公司(OneWeb)與國(guó)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(chǔ)備申報(bào)ITU衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料。例如,OneWeb依托法國(guó)、英國(guó)、加拿大等多個(gè)主管部門,太空探索技術(shù)公司則依托FCC提交了30余份衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)申報(bào)資料。三是根據(jù)衛(wèi)星星座部署推進(jìn)情況,及時(shí)進(jìn)行多輪修訂和滾動(dòng)申報(bào),鞏固頻軌資源優(yōu)勢(shì)。例如,太空探索技術(shù)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(gòu)型,調(diào)低軌道高度,提升衛(wèi)星發(fā)射效率,縮短星座部署時(shí)間,以滿足國(guó)際電聯(lián)關(guān)于非靜止軌道寬帶星座部署的數(shù)量和時(shí)間限制。

政策建議

密切跟蹤,適時(shí)調(diào)整非靜止軌道衛(wèi)星星座監(jiān)管政策。持續(xù)跟蹤國(guó)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(yīng)新規(guī)則、新要求,對(duì)我國(guó)的非靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)部署策略及時(shí)做出精準(zhǔn)調(diào)整;根據(jù)國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星管理現(xiàn)狀和經(jīng)驗(yàn),對(duì)我國(guó)非靜止軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)管理政策及時(shí)做出有效調(diào)整。在監(jiān)管政策方面,適當(dāng)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(bào)門檻,開放部分頻率資源,提升頻率資源使用效率,促進(jìn)非靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的快速發(fā)展。在協(xié)調(diào)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(diào)機(jī)制,增加系統(tǒng)的靈活性與共存能力。

多措并舉,快速適應(yīng)申報(bào)規(guī)則變化并加快網(wǎng)絡(luò)部署。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面,加大我國(guó)自主衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新基建建設(shè),集中力量建設(shè)大型衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),做為國(guó)家級(jí)主干網(wǎng)絡(luò);通過(guò)政企合作或企企合作方式,在短期內(nèi)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(jí)儲(chǔ)備。在資源申報(bào)方面,積極進(jìn)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(bào),依托國(guó)內(nèi)外企業(yè)間、政企間的商業(yè)合作,依托專業(yè)機(jī)構(gòu)鼓勵(lì)和指導(dǎo)國(guó)內(nèi)航天民企積極申報(bào)相關(guān)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料。在干擾協(xié)調(diào)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(diào)時(shí)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(shí)修改非靜止軌道星座結(jié)構(gòu)與部署計(jì)劃,以保障非靜止軌道星座的快速有效部署。

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