銥星系統及其加入GMDSS后對航運企業的影響

柳邦聲

摘 ?要：航行安全、通信與搜救分委會第4次會議（NCSR4）于2017年3月6日到3月10日在倫敦召開，會議議題之一就是回顧“SOLAS” 第四章及其附錄，以容納新的移動衛星系統，銥星系統作為最有可能納入M-GMDSS的衛星通信系統應當引起我們的關注。本文介紹了銥星系統加入GMDSS的進程以及銥星通信系統的組成和特點，銥星通信系統加入GMDSS后對于企業的影響，期望對讀者有所啟發。

關鍵詞：GMDSS;銥星系統;SOLAS;IMO;NCSR

銥星系統，又稱銥星計劃，是美國摩托羅拉公司1988年推出的第一代真正依靠衛星通信系統提供聯絡的全球個人通信方式，旨在突破現有基于地面的蜂窩無線通信的局限，通過太空向任何地區、任何人提供語音、數據、傳真及尋呼信息。

1 銥星系統加入GMDSS的進程

銥星系統加入GMDSS的進程源于GMDSS現代化，國際海事組織（IMO）主導了GMDSS復審及現代化的研究。在2009年第86次海安會上核準了“關于開展對GMDSS要素和程序”復審問題，2012年，COMSAR第16次會議確定了GMDSS復審和現代化的任務范圍，同年海上安全委員會（MSC）第90次會議正式批準并啟動了“GMDSS復審與現代化”項目，項目包括高級復審、詳細復審和現代化計劃三部分內容。高級復審完成后，其中一項內容就是把“Inmarsat”修改為“認可的移動衛星通信服務”，就目前來說，能夠提供真正全球衛星移動通信服務的衛星通信系統只有美國的銥星系統，所以GMDSS高級復審為銥星系統進入GMDSS系統打開了一扇門。2018年，IMO海上安全委員會第99屆會議（MSC99）通過了SOLAS公約修正案，其中內容之一就是在SOLAS第IV章中納入“認可的移動衛星業務”的定義，相應將各條以及附錄證書中有關術語“Inmarsat”都修訂為“經認可的移動衛星業務”。這位、為銥星系統進入GMDSS又向前邁進了一大步。2018年2月，在NCSR 5次會議上，關于銥星在GMDSS使用認可方面相關國家的參會代表發生爭議，一些國家認為銥星系統基本滿足A.1001（25）決議，可以將其納入GMDSS中;但有些國家認為銥星系統在系統備份、頻率干擾、終端產品認可、星座布局、可用性所使用的計算公式等方面存在問題，不支持其認可。2019年2月，在NCSR 6次會議上，關于船舶地球站，統一使用“recognized mobile satellite service ship earth station”（被認可的移動衛星業務船舶地球站）。可以預見的是，在將來的GMDSS中，銥星系統最有可能與Inmarsat一起，成為M-GMDSS的一個組成部分。

2 銥星系統

2.1 銥星系統簡介

銥系統（Iridium）是美國摩托羅拉公司（Motorola）于1987年提出的低軌全球個人衛星移動通信系統，它與現有通信網結合，可實現全球數字化個人通信。

該系統原設計為77顆小型衛星，分別圍繞7個極地圓軌道運行，因衛星數與銥原子的電子數相同而得名。后來通過研究發現，6個軌道也可以很好地完成既定的通信任務，因此改為66顆衛星圍繞6個極地圓軌道運行，但仍用原名稱。極地圓軌道高度約780 km，每個軌道平面分布11顆在軌運行衛星及1顆備用衛星，實際有72顆衛星在軌運行。

銥系統衛星有星上處理器和星上交換，并且采用星際鏈路（星際電路是銥系統有別于其他衛星移動通信系統的一大特點），因而系統的性能極為先進，但同時也增加了系統的復雜性，提高了系統的投資費用。

銥系統市場主要定位于商務旅行者、海事用戶、航空用戶、緊急援助、邊遠地區。銥系統設計的漫游方案除了解決衛星網與地面蜂窩網的漫游外，還解決地面蜂窩網間的跨協議漫游，這是銥系統有別于其他衛星移動通信系統的又一特點。銥系統除了提供話音業務外，還提供傳真、數據、定位、尋呼等業務。

2.2 銥星系統組成

銥系統主要由4部分組成：空間段、系統控制段（SCS）、用戶段、關口站段（GW）。

① 間段

由分布在6個極地圓軌道面的72顆星（6顆備用星）組成。銥系統星座設計能保證全球任何地區在任何時間至少有一顆衛星覆蓋。銥系統星座網提供手機到關口站的接入信令鏈路、關口站到關口站的網路信令鏈路、關口站到系統控制段的管理鏈路。每個衛星天線可提供960 條話音信道，每個衛星最多能有兩個天線指向一個關口站，因此每個衛星最多能提供1 920條話音信道。銥系統衛星可向地面投射48個點波束，以形成48個相同小區的網絡，每個小區的直徑為 689 km，48個點波束組合起來，可以構成直徑為4 700 km的覆蓋區，銥系統用戶可以看到一顆衛星的時間約為10 min。銥系統的衛星采用三軸穩定，壽命約5年，相鄰平面上衛星按相反方向運行。每個衛星有4條星際鏈路，一條為前向，一條為反向，另兩條為交叉連接。星際鏈路速率高達 25 Mbps，在L頻段10.5MHz頻帶內按FDMA方式劃分為12個頻帶，在此基礎上再利用TDMA結構，其幀長為90 ms，每幀可支持4個50 kbps用戶連接。

② 統控制段（SCS）

SCS是銥系統的控制中心，它提供衛星星座的運行、支持和控制，把衛星跟蹤數據交付給關口站，利用尋呼終端控制器（MTC）進行終端控制。SCS包括三部分：遙測跟蹤控制（TTAC）、操作支持網（OSN）和控制設備（CF）。SCS有三方面功能：空間操作、網絡操作、尋呼終端控制。SCS有兩個外部接口，一個接口到關口站，另一個接口到衛星。

③ 戶段

用戶段指的是使用銥系統業務的用戶終端設備，主要包括手持機（ISU）和尋呼機（MTD）等，將來也可能包括航空終端、太陽能電話單元、邊遠地區電話接入單元等。ISU是銥系統移動電話機，包括兩個主要部件：SIM卡及無線電話機，它可向用戶提供話音、數據（2.4kbps）、傳真（2.4kbps），為了滿足海事用戶的需求，銥星設備生產商已經開發出不同型號的銥星船載設備來滿足航運企業的需求。