淺談北斗短報文功能與銥星的頻率之爭
——民航局下發《民用航空低空空域監視技術應用指導意見》有感

+ 謝鷹

淺談北斗短報文功能與銥星的頻率之爭
——民航局下發《民用航空低空空域監視技術應用指導意見》有感

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2017年4月18日，民航局正式下發《民用航空低空空域監視技術應用指導意見(試行)》，《意見》明確指出，其總體目標是，到2020年，構建以北斗定位信息為核心，兼容各種監視技術的低空空域監視技術服務保障體系，大部分低空空域運行的通用航空器與無人駕駛航空器實現北斗衛星導航系統定位，實現全國低空空域監視數據統一管理，為低空飛行服務保障體系提供航空器監視信息。《意見》明確指出將北斗短報文（RDSS）功能應用于通航飛機的監視技術。

本文將詳細介紹一下北斗短報文（RDSS）和銥星的那些事，也順便聊聊這兩個系統的頻率沖突。

一、北斗短報文功能（RDSS）

北斗衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成。空間段包括5顆靜止軌道衛星（分別定點于東經58.75度、80度、110.5度、140度和160度）和30顆非靜止軌道衛星；地面段包括主控站、注入站和監測站等若干個地面站；用戶段包括北斗用戶終端以及與其他衛星導航系統兼容的終端。其中，空間段的5顆靜止軌道衛星具有RDSS短報文通信功能。目前，此功能的覆蓋范圍是北緯5°—55°，東經70°—140°之間的地區，上大下小，最寬處在北緯35°左右。在此范圍內，全天候為用戶提供短報文通信服務，且無任何通信盲區。

與其他衛星導航系統相比，北斗一個最具特色的優勢正是它的短報文通信功能。GPS可以確定自己的位置，但不能把自己的信息傳達出去，而北斗系統通過獨有的短信功能，可以向有關方面傳達信息。比如在飛機飛行過程中，通過這一功能，飛機不僅知道自己的位置，還能不依賴其他通信系統獨立地向地面中心報告自己的位置、速度和時間等數值。由于RDSS的這個功能特點，目前已在多個領域得到廣泛應用，發揮著重要的作用，主要包括：導彈、軍用飛機、直升飛機、船舶和汽車等。

北斗短報文通信具有以下的特點：

● 保密性好：自主知識產權，可進行信源加密；

● 覆蓋范圍大：5顆星工作，覆蓋中國全境及周邊；

● 設備要求低：平板天線，發射功率低、設備價格低；

● 同時兼容導航功能；

● 主要提供數據通信服務；

● 使用費用低：北斗終端1000元/年；

● 組網方便：以指揮型用戶機為核心，可以快速組成一對多（100~10000）通信網絡。

目前，飛機的標準配置是GPS導航定位。GPS無法獨立地向地面中心報告自己的位置，而北斗則具有獨立的雙向通信功能，機載北斗終端可以自動、定時、獨立地通過北斗衛星系統，向地面指揮中心發出位置和時間信息，地面指揮中心可以監控飛行數據，發現飛機偏航則提前發出預警處置，這將有效解決飛機及空域監視監控的問題。

二、銥星系統

銥星系統是美國摩托羅拉公司設計的全球移動通信系統。它的天上部分是運行在7條軌道上的衛星，每條軌道上均勻分布著11顆衛星，組成一個完整的星座。它們就像化學元素銥(Ir)原子核外的77個電子圍繞其運轉一樣，因此被命名為銥星。后來經過計算證實，6條軌道就夠了，于是，衛星總數減少到66顆，但人們仍習慣稱之為銥星。

銥星通過南北極運行在780千米的軌道上，每條軌道上除布星11顆外，還多布1至2顆作為備用。這些衛星可以覆蓋全球，用戶用手持話機直接接通衛星就可以進行全球范圍內的通話了，而無需用到幾米直徑的拋物面天線。美國的"德爾塔2型"火箭，俄羅斯的"質子k型"火箭和中國的"長征2號丙改進型"火箭分別承擔了銥星的發射任務。1998年5月，布星任務全部完成，11月1日，銥星正式開通了全球通信業務。

然而，如此高的“科技含量”卻好景不長，價格不菲的“銥星”通訊在市場上遭受到了冷遇，用戶最多時才5.5萬，而據估算它必須發展到50萬用戶才能贏利。由于巨大的研發費用和系統建設費用，銥星背上了沉重的債務負擔，整個銥星系統耗資達50多億美元，每年光系統的維護費就要幾億美元。2000年3月18日， 銥星背負40多億美元債務正式破產。昨夜星光燦爛，而今化做一道美麗的流星。

銥星計劃是一個空前的創新構想。從失敗的原由來看：

一、引入市場的前導期過長，失去了市場機會（上世紀90年代初，國內購買一臺手機的成本是4萬元人民幣，衛星電話相較之下是有競爭力的）；

二、替代性不強，到1998年銥星正式開通服務時，地面移動通信的手機價格、款式和區域覆蓋程度已經非常成熟，銥星移動手機的優勢不是十分明顯；

三、科技蛙跳現象，銥星系統的科技過于先進，以致相關周邊產業因技術尚未成熟而無法支援，出現手機生產數量不足，導致產生手機缺乏和價格昂貴；

四、由于成本和時間的超支，項目運行不佳，不能給投資人樹立信心，不能吸引新的投資資金來不斷調整其目標市場和提高系統的運營手段，最終造成銥星計劃的失敗。

天上66顆衛星并未因為銥星公司破產而停止運轉，如何解決這66顆衛星的銷毀問題？一些聯邦政府官員已經習慣了銥星全球覆蓋的便利性，不愿讓銥星公司自毀衛星，這就讓銥星有了東山再起的可能。

一個挽救銥星命運的人物登場，科盧西向摩托羅拉公司等債權人出價2500萬美元收購這些衛星。隨后科盧西狠抓成本——使通話費用從7-13美元/分鐘降低到1.5美元/分鐘，服務費調到10美分/分鐘，手機終端從3000美元降到1300美元。在科盧西的細心經營下，到2004年7月，銥星公司就扭虧為盈了。銥星也在波音等飛機主機廠支持下，挺進航空領域，成為ICAO(國際民航組織)推薦可應用于駕駛艙的衛星通信系統。

銥星雖然在美國獲得新生，但由于銥星系統一直未按中國電信管理條例要求，在中國設置落地臺站，未申請頻率并獲批準……銥星系統在中國的使用一直未獲得合法地位，只是在應急救災、探險救援等方面被允許使用。

三、北斗與銥星頻率沖突

既然銥星在中國未申請頻率批準，中國在發展自己的北斗導航系統時，就可以使用1.6G這段寶貴的黃金頻率。具體來說，北斗短報文使用的上行頻率與銥星（1616-1626.5MHz）頻率存在部分重合，這為后來二者的頻率沖突埋下了禍根。

北斗系統使用的頻率在國際電聯成功登記，但僅衛星導航業務使用的頻率完成全球協調工作，可在全球范圍內正常使用。按照國際頻率使用及協調原則，短報文使用的衛星通信業務頻率（上行：1610-1626.5MHz，下行：2483.5-2500MHz）因登記時間較晚，其使用優先權低于早期登記的衛星通信系統頻率（如銥星系統等），雖然頻率兼容和協調工作正在進行，但目前尚未與優先權較高的衛星通信系統完成國際頻率協調。因此，北斗短報文的國際使用將不得對這些優先權較高的衛星通信系統造成干擾，并需要承受對方的干擾，也即北斗短報文功能目前僅可在我國范圍內受到保護并使用。這是北斗短報文功能需要面對的國際頻率協調問題。

目前北斗系統僅在我國及亞太地區應用，真正實現全球覆蓋，仍有很長的路要走，除系統建設外，頻率協調與落地站建設都是橫亙在北斗全球覆蓋路上的一道道坎。

四、小結

頻率資源是國家寶貴的戰略資源，在國際上需遵循ITU框架下的相關規則，但在區域、國家層面也要得到相關國家的認可。

銥星系統作為一個全球通信系統，一直未按我國電信管理條例、無線電管理條例要求，在我國設立地面衛星臺站和進行頻率協調，在我國一直未獲得合法地位。在銥星破產期間，中國啟動北斗系統建設，選擇了這段與銥星頻率重合的黃金頻率，并同步向ITU進行申請報備。因此北斗短報文功能使用頻率與銥星通信系統同頻，但在國際電聯重合頻率部分屬于次要業務，二者產生干擾時北斗短報文要讓位于銥星系統。但鑒于銥星在我國未獲得合法使用地位，所以在我國地域及空域使用北斗短報文功能擁有合法權利。

綜上所述，可見頻率資源之爭勢必成為未來全球衛星系統爭奪的焦點，再好的系統沒有應用的推動，終將很難立足。筆者欣喜地看到民航局在通用航空領域推動北斗應用，勢必為未來北斗進入民航領域，走向全世界打下堅實的基礎。