衛星頻率及軌道資源管理探究

　　前言

　　衛星頻率和軌道資源對一個(gè)國家的政治、經(jīng)濟和國防建設具有重要的戰略意義，是世界各國必爭的一種寶貴的戰略資源。目前，各國對衛星發(fā)展日益重視，對衛星頻率/軌道的需求也日益增長(cháng)。

　　為合理獲得和有效使用有限的衛星頻率和軌道資源，最大程度地爭取和維護我國的合法權益，無(wú)線(xiàn)電管理部門(mén)需了解國內外衛星業(yè)務(wù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，研究全球特別是亞太地區衛星頻率和軌道的規劃和需求趨勢，掌握衛星頻率/軌道申報和協(xié)調的規則、程序，分析衛星業(yè)務(wù)所用頻段的劃分及電波傳播特點(diǎn)等。本文探討了目前國內外衛星頻率/軌道使用現狀及發(fā)展趨勢、衛星頻率和軌道資源管理法規及分配機制、衛星業(yè)務(wù)涉及的頻段等問(wèn)題，并提出了加強衛星頻率及軌道資源管理的對策意見(jiàn)，以期拋磚引玉。

1 衛星頻率和軌道資源使用現狀與發(fā)展趨勢

　　1.1 各國紛爭衛星頻率/軌道資源

　　隨著(zhù)經(jīng)濟和軍事發(fā)展，衛星頻率與地球靜止軌道資源日益成為各國搶占的對象。一些國家和組織出于自己利益的考慮，先占領(lǐng)軌道位置及頻率而后發(fā)射衛星。然而許多衛星僅僅是作了書(shū)面登記，成為所謂的紙面衛星。

　　就目前國際電聯(lián)（ITU）登記情況看，地球靜止軌道上C頻段通信衛星已近飽和，Ku頻段通信衛星也很擁擠。近年來(lái)，包括日本、印度、韓國、馬來(lái)西亞在內的亞太地區的一些國家，紛紛自行或聯(lián)合制造通信衛星，搶占軌道資源。各國衛星之間出現“撞車(chē)”和需要協(xié)調的情況時(shí)有發(fā)生。搶占衛星頻率/軌道資源，爭奪太空優(yōu)勢，已成為當今世界衛星發(fā)展領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。

　　據資料報道，目前全球在太空的衛星約有800顆，其中美國在軌衛星400多顆，其它國家300多顆。美國用于情報偵察、預警探測、指揮調度、導航等目的的軍用衛星有90多顆，僅軍用偵察衛星就有40多顆；俄羅斯擁有近百顆衛星，但其中有40％以上已超過(guò)服役年限，因而俄國計劃對現有的軍用和民用衛星進(jìn)行技術(shù)改造，同時(shí)研制和發(fā)射新的軍用衛星;歐洲國家共有衛星約70顆;日本自1970年至2000年底，共發(fā)射通信、偵察等衛星約70顆，目前約有28顆在軌;印度自1975年起，共發(fā)射地球觀(guān)測、地球同步通信、太陽(yáng)物理試驗、廣播電視、遙感衛星及軍用偵察等系列衛星近20顆;在我國上空東經(jīng)50度至東經(jīng)180度范圍內，有90多顆衛星，其中使用C頻段的有61顆，使用Ku頻段的有72顆。

　　1.2 我國衛星頻率/軌道資源情況

　　隨著(zhù)衛星系統的不斷發(fā)展，我國的衛星業(yè)務(wù)和應用也日益廣泛。目前我國已擁有通信、導航定位、氣象、海洋和科學(xué)實(shí)驗等領(lǐng)域的系列衛星。自1970年發(fā)射第一顆人造地球衛星“東方紅1號”以來(lái)，我國相繼發(fā)射了東方紅2號和3號、中衛1號、中星6號、鑫諾1號、亞洲4號、亞太6號等衛星。我國在軌靜止軌道（GSO）衛星數量達到18顆，非靜止軌道（NGSO）衛星達到11顆，今后五年還計劃發(fā)射各類(lèi)衛星30～50顆。

　　據統計，我國目前在國際電聯(lián)（ITU）中登記有效的衛星網(wǎng)絡(luò )資料有200多組（同一軌位以相同名稱(chēng)申報的為一組），涉及62個(gè)地球靜止軌道位置和多種非靜止軌道，并涉及ITU劃分給衛星應用的所有頻段。

　　1.3 衛星頻率/軌道發(fā)展趨勢

　　未來(lái)衛星業(yè)務(wù)發(fā)展和頻率/軌道需求大體有以下趨勢:

　　* 衛星固定業(yè)務(wù)將向高頻段、大容量、數字化、寬帶化、IP化方向發(fā)展;

　　* 衛星廣播業(yè)務(wù)將具有廣闊的市場(chǎng)前景，并向多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展;

　　* 衛星移動(dòng)業(yè)務(wù)將進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新頻段，并研究頻譜有效利用技術(shù);

　　* 衛星定位業(yè)務(wù)和衛星導航業(yè)務(wù)將從區域性系統向全球性系統發(fā)展;

　　* 衛星氣象、衛星地球探測等空間業(yè)務(wù)的頻段將向更多、更高、更大帶寬方向發(fā)展;

　　* 衛星間數據傳輸的需求將增長(cháng)，衛星遙測/遙控頻段也將進(jìn)一步擴展。

2 衛星頻率和軌道資源管理法規及分配機制

　　2.1 衛星資源和軌道資源管理法規

　　衛星資源管理法規是協(xié)調、分配和使用衛星資源的基本依據和準則，包括國際法規和國家法規兩大部分。遵循這些法規，是合理有序管理衛星資源的必要前提。

　　其中，衛星頻率和軌道分配應遵守的國際法規，主要包括聯(lián)合國《外層空間宣言》、《外層空間條約》、《國際電信聯(lián)盟組織法》、《國際電信聯(lián)盟公約》及ITU《無(wú)線(xiàn)電規則》、《程序規則》、《建議書(shū)》等。根據國際法規，各國擁有和平探索和利用外空活動(dòng)的權利;無(wú)線(xiàn)電頻率和衛星軌道是有限的自然資源，必須平等、合理、經(jīng)濟、有效地使用;應采用有效的干擾控制機制以充分利用頻率和軌道資源。

　　我國的衛星資源管理法規有《中華人民共和國無(wú)線(xiàn)電管理條例》、《中華人民共和國無(wú)線(xiàn)電頻率劃分規定》、《衛星網(wǎng)絡(luò )空間電臺管理規定》、《建立衛星通信網(wǎng)和設置使用地球站管理規定》等。自從我國加入空間開(kāi)發(fā)的國際公約以來(lái)，隨著(zhù)我國衛星業(yè)務(wù)發(fā)展的不斷深入，國內法規對加強衛星頻率和軌道資源科學(xué)規劃和合理利用，維護我國衛星頻率和軌道資源的合法權益，發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。其中《中華人民共和國無(wú)線(xiàn)電頻率劃分規定》參照并遵循ITU《無(wú)線(xiàn)電規則》，對各種無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)包括空間業(yè)務(wù)使用的頻段作了劃分規定，是我國最重要和最基本的頻率管理政策文件，是國家進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電頻率中長(cháng)期規劃的依據。

　　2.2 衛星資源和軌道資源分配機制

　?。?）協(xié)調法和規劃法

　　根據《無(wú)線(xiàn)電規則》，衛星頻率/軌道分配機制主要有兩類(lèi):一是協(xié)調法，即通過(guò)申報與協(xié)調的手段合法地“先登先占”，即對于非規劃頻段的衛星頻率/軌道分配，需經(jīng)過(guò)申報、協(xié)調和通知三個(gè)階段，以獲得所需要的衛星頻率/軌道，并且能得到國際保護;二是規劃法，即通過(guò)規劃的手段“平等”分配、規劃衛星業(yè)務(wù)資源，具體程序按《無(wú)線(xiàn)電規則》第5條、第9條及第11條的腳注，以及附錄30、30A及30B進(jìn)行。

　?。?）協(xié)調法第一階段:提前公布資料

　　關(guān)于協(xié)調法分配機制，第一階段為衛星網(wǎng)絡(luò )提前公布資料階段（簡(jiǎn)稱(chēng)A階段）?！稛o(wú)線(xiàn)電規則》第9條第I節規定，衛星網(wǎng)絡(luò )申報需要提前向ITU無(wú)線(xiàn)電通信局（BR）報送關(guān)于衛星網(wǎng)絡(luò )或衛星系統的一般性說(shuō)明資料（即API資料）。網(wǎng)絡(luò )申報的基本內容包括軌道、波束、頻段、極化、業(yè)務(wù)類(lèi)別、發(fā)射類(lèi)別（帶寬、信號強度）、應用類(lèi)別、要求的保護比（如載干比（C/I）、信噪比（S/I））等。A階段是協(xié)調和通知階段前的必經(jīng)階段。API資料應不早于該網(wǎng)絡(luò )規劃啟用日期前7年，最好不遲于該日期前2年。

　?。?）協(xié)調法第二階段:協(xié)調

　　第二階段為衛星網(wǎng)絡(luò )協(xié)調階段（簡(jiǎn)稱(chēng)C階段），其協(xié)調程序按《無(wú)線(xiàn)電規則》第9條第Ⅱ節進(jìn)行。申請國必須在A(yíng)PI資料被接收后的2年內，按《無(wú)線(xiàn)電規則》附錄4的要求提交詳細的衛星網(wǎng)絡(luò )資料（即C資料）。BR將在國際頻率信息通報（IFIC）特節中公布C資料。有協(xié)調要求的主管部門(mén)和發(fā)起協(xié)調要求的主管部門(mén)，在C資料公布之后4個(gè)月內給相應主管部門(mén)做出同意或不同意及理由的答復，否則就視為同意。

　?。?）協(xié)調法第三階段:通知登記

　　第三階段為衛星網(wǎng)絡(luò )通知登記階段（簡(jiǎn)稱(chēng)N階段），其通知程序按《無(wú)線(xiàn)電規則》第11條及決議33進(jìn)行。第11.25款規定，通知資料（N資料）送交BR的時(shí)間不應早于頻率指配投入使用日期前3年;第11.43A款規定，如果對已送了N資料并已投入使用的頻率指配進(jìn)行修改，則所作的修改應在修改通知日期起5年內投入使用;第11.44款規定，N資料投入使用時(shí)間不能晚于A(yíng)PI資料接收日期（1997年11月22日后）起7年。所有通知信息將由BR做進(jìn)一步的技術(shù)和規則驗證。經(jīng)審查合格后，該頻率指配才可以記錄在國際頻率登記總表（MIFR）內。此后的其他各主管部門(mén)新建的衛星網(wǎng)絡(luò )不得對其產(chǎn)生有害干擾，即使受到它的干擾也不得提出申訴。

3 衛星業(yè)務(wù)所涉及的頻段及電波傳播特點(diǎn)

　　3.1 衛星業(yè)務(wù)涉及的頻段

　　衛星業(yè)務(wù)是一種國際性業(yè)務(wù)，必須遵守《無(wú)線(xiàn)電規則》所規定的頻率劃分規定?！稛o(wú)線(xiàn)電規則》的頻率劃分在其所分的世界三個(gè)區域內是基本一致的。各國的頻率劃分，除個(gè)別被國際無(wú)線(xiàn)電頻率劃分表腳注條款認可外，一般與國際劃分也是一致的。根據《無(wú)線(xiàn)電規則》第二章第5條“頻率劃分”:空間業(yè)務(wù)頻率劃分，低端涉及2501kHz的空間研究業(yè)務(wù)，高端涉及275GHz的衛星固定（地對空）業(yè)務(wù)。

　　其中，在我國所在的第三區的HF頻段（3 MHz～30 MHz），有空間研究業(yè)務(wù)和衛星業(yè)余業(yè)務(wù);在VHF頻段（30 MHz～300 MHz），有空間研究業(yè)務(wù)、衛星業(yè)余業(yè)務(wù)、空間操作業(yè)務(wù)、衛星氣象業(yè)務(wù)及衛星移動(dòng)業(yè)務(wù)等;在UHF（300 MHz～1000 MHz）和SHF頻段（1 GHz～30 GHz），主要有空間研究業(yè)務(wù)、空間操作業(yè)務(wù)、衛星氣象業(yè)務(wù)、衛星移動(dòng)業(yè)務(wù)、衛星固定業(yè)務(wù)、衛星廣播業(yè)務(wù)、衛星地球探測業(yè)務(wù)及衛星無(wú)線(xiàn)電導航業(yè)務(wù)等，其中SHF頻段通常進(jìn)一步分為L(cháng)、S、C、X、Ku、Ka頻段;在EHF頻段（30 GHz～300 GHz），除了有SHF頻段所具有的業(yè)務(wù)外，還有衛星間業(yè)務(wù)和衛星業(yè)余業(yè)務(wù)。低于2.5 GHz的L頻段（1 GHz～2 GHz）和S頻段（2 GHz～4 GHz）大部分用于靜止衛星的指令傳輸及特殊衛星業(yè)務(wù)如衛星導航等;大多數衛星固定業(yè)務(wù)使用C頻段（4 GHz～8 GHz）和Ku頻段（12 GHz～18 GHz）;Ka頻段(18 GHz～40 GHz)作為星際鏈路頻率已開(kāi)始應用。

　　例如，《無(wú)線(xiàn)電規則》關(guān)于第三區非規劃頻段的衛星固定業(yè)務(wù)的頻率劃分如下:

　　* S頻段（MHz）空對地：2500～2535；地對空：2655～2690。

　　* C頻段（MHz）空對地：3400～3700＋3700～4200；地對空：5850～5925＋5925～6425＋6425～6725。

　　* X頻段（MHz）空對地：7250～7750 ；地對空：7900～8400。

　　* Ku頻段（GHz）空對地：10.95～11.2＋11.45～11.7＋12.2～12.75；地對空：13.75～14＋14～14.5。

　　* Ka頻段（GHz）空對地：17.7～21.2；地對空：27.5～31。

　　《無(wú)線(xiàn)電規則》關(guān)于第三區規劃頻段的衛星廣播業(yè)務(wù)和衛星固定業(yè)務(wù)的頻率劃分如下：

　　* 附錄30/30A（GHz）衛星廣播業(yè)務(wù)空對地：11.7～12.2；地對空（饋線(xiàn)鏈路）：14.5～14.8＋17.3～18.1。

　　* 附錄30B衛星固定業(yè)務(wù)C頻段（MHz）空對地：4500～4800；地對空：6725～7025；

　　Ku頻段（GHz）空對地：10.7～10.95＋11.2～11.45；地對空：12.75～13.25。

　　3.2 衛星業(yè)務(wù)所用頻段電波傳播特點(diǎn)

　　電波在地球站與衛星之間傳播時(shí)，必須穿過(guò)地球周?chē)拇髿鈱?，因而?huì )受到電離層中自由電子和離子的吸收，以及對流層中氧分子、水蒸氣分子等的吸收和散射，從而存在損耗。

　　頻率在100 MHz以下時(shí)，宇宙噪聲會(huì )迅速增加，因此，100 MHz以下頻段通常不用于空間通信。在0.3 GHz～10 GHz頻段，大氣損耗最小，稱(chēng)此頻段為“無(wú)線(xiàn)電窗口”。30GHz附近，稱(chēng)為“半透明無(wú)線(xiàn)電窗口”。選擇衛星通信頻段常需考慮這些“窗口”，如1 GHz～10 GHz最為適宜。在此“窗口”中的C頻段就是開(kāi)發(fā)應用較早的衛星通信頻段。對于4 GHz～6 GHz頻段，因頻率較低，降雨損耗不嚴重，在系統設計時(shí)通常留5 dB～6 dB的功率損耗余量。與C頻段相比，Ku頻段的電波傳播易受暴雨、濃云、密霧的影響。對11 GHz～14 GHz頻段，由于降雨損耗較大，一般要有10 dB左右的功率損耗余量。但此頻段具有不需要與地面微波通信協(xié)調、衛星EIRP基本不受限制、同等工作條件下天線(xiàn)口徑較小及天線(xiàn)波束窄等優(yōu)點(diǎn)，也得到了較廣泛的應用。在Ka頻段，降雨的影響也比較嚴重，但它包含了一個(gè)“半透明無(wú)線(xiàn)電窗口”，得到越來(lái)越多研究和開(kāi)發(fā)。

4 加強衛星頻率及軌道資源管理的對策

　?。?）組織體制: 明確任務(wù)職責，理順業(yè)務(wù)關(guān)系

　　衛星頻率/軌道資源管理，需要維護申報和使用頻率/軌道資源的權益，達成我國衛星系統與其它國家衛星系統間、我國不同衛星系統間以及衛星業(yè)務(wù)與地面無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)間的電磁兼容，有效地利用衛星業(yè)務(wù)的軌道/頻譜資源，保證衛星業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行。因此，衛星頻率及軌道資源管理，首先應從組織管理體制和隊伍建設入手，理順各有關(guān)部門(mén)、單位之間的業(yè)務(wù)職責關(guān)系，以及衛星資源管理與衛星發(fā)展的關(guān)系。只有理順了業(yè)務(wù)關(guān)系，才能合理、有效地開(kāi)展衛星資源的申報和使用管理工作。

　?。?）政策法規——加大宣傳、貫徹力度

　　衛星頻率/軌道資源管理應按照國際規則慣例開(kāi)展工作，特別是必須按照《無(wú)線(xiàn)電規則》的規定合理、經(jīng)濟、有效地使用無(wú)線(xiàn)電頻率和靜止衛星軌道。因此，我國無(wú)線(xiàn)電管理相關(guān)部門(mén)，需要全面了解并準確理解有關(guān)國際法規特別是《無(wú)線(xiàn)電規則》的具體內容;深入學(xué)習和遵守相應的國內法規，尤其是2006年10月新公布的《中華人民共和國無(wú)線(xiàn)電頻率劃分規定》。

　　新修訂的《中華人民共和國無(wú)線(xiàn)電頻率劃分規定》與2004年版《無(wú)線(xiàn)電規則》保持一致，并統籌考慮了我國無(wú)線(xiàn)電技術(shù)、業(yè)務(wù)的發(fā)展及相應的頻率使用需求。

　?。?）目標規劃——跟蹤研究，把握動(dòng)態(tài)，超前構建

　　頻率/軌道資源的獲得和維護是一項長(cháng)期而復雜的任務(wù)。要做好頻率/軌道資源的規劃管理工作，維護衛星業(yè)務(wù)的合法權利和利益，需要有關(guān)管理部門(mén)和使用單位通過(guò)各種途徑，及時(shí)獲得國內外衛星業(yè)務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展現狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)，分析頻率/軌道規劃需求，制訂國家衛星頻率/軌道申報和使用的中長(cháng)期戰略規劃。

　　頻率/軌道需求應作為衛星系統總體需求的一部分進(jìn)行論證。在衛星系統立項、論證階段同時(shí)開(kāi)展資料申報工作，并根據需要進(jìn)行有關(guān)國際國內協(xié)調。

　　衛星系統空間電臺頻率/軌道申報和協(xié)調，通常要涉及到其他國家、國內其他部門(mén)及其它無(wú)線(xiàn)電業(yè)務(wù)，是一項復雜而又時(shí)限嚴格的工作，需要嚴格遵守《無(wú)線(xiàn)電規則》等規定的衛星網(wǎng)絡(luò )申報、協(xié)調和通知階段的時(shí)限，以及時(shí)獲得所需的頻率/軌道資源。