FCC衛星通信業務及臺站概述

馬雯雯，劉明星

（國家無線電監測中心烏魯木齊監測站，烏魯木齊 830054）

0 引言

作為全球范圍內衛星通信起步最早的國家之一，美國有著豐富的衛星業務和應用及臺站種類。同時，美國也是引入衛星設臺許可最早的國家，有著完備的管理流程和制度體系。美國的衛星業務許可和操作條例（Licensing and Operating Rules for Satellite Services），即美國聯邦法規（Code of Federal Regulations）第 47卷第25部分（CFR47 Part25，以下簡稱 Part 25），是 FCC 為美國非聯邦衛星通信制定的管理條例，主要負責美國非聯邦的和非美國授權但允許美國市場接入的空間電臺和地球站許可和操作管理。

Part 25第25.103條在引用ITU《無線電規則：條款》術語和定義的基礎上，定義了美國非聯邦操作者開展的衛星通信業務及其相應的操作臺站。

1 FCC通信衛星業務

Part 25中涉及的通信衛星業務，主要是衛星固定業務、衛星廣播業務、衛星移動業務和衛星間業務。同時在衛星通信技術發展的過程中，美國國內衍生出4類衛星移動業務和3類衛星廣播業務[1]，如圖1所示。

圖1 Part 25中涉及的通信衛星業務

圖1中的衛星固定業務和衛星間業務與ITU的定義無明顯差異。下面將對美國國內使用的4類衛星移動業務和3類衛星廣播業務進行分析。

1.1 衛星移動業務

相比于ITU的《無線電規則》，FCC在Part 25中新增的4類衛星移動業務是按照業務操作使用的頻段進行定義，其發展背景可追溯至上世紀80年代到90年代出現的以銥星為代表的第一代衛星通信熱潮。當時的衛星通信業務提供商設想通過衛星提供語音和數據服務，以替代并不發達的地面通信業務和應用。在此期間，通過低地球軌道（LEO）衛星提供語音和傳真、郵件等數據業務成為衛星通信的熱點。FCC根據發展情形，將提供除語音之外的傳真、郵件等低速數據服務為主的業務，定義為非語音非對地靜止（NVNG）衛星移動業務，并稱為“Little LEO”業務[2]。同時，將提供語音和較高速率數據服務為主的業務定為1.6/2.4 GHz衛星移動業務，并稱為“Big LEO”業務[3]。FCC的4類衛星移動業務均使用S及以下頻段的頻率進行操作。Part 25中衛星移動業務的操作頻段和提供的服務見表1。

表1 美國FCC定義的衛星移動業務

表1中的4類衛星移動業務系統能夠使用的頻段最多僅有數十兆，無法提供高質量、高速率的接入服務，也無法適應人類對高速應用的需要。作為第一次衛星互聯網熱潮中的優秀代表，銥星的使用的頻率也不完全與上述可用頻段匹配，可見其時代局限性。新銥星也在擺脫衛星移動業務的限制，逐漸向更高頻率轉移，倒是加拿大的Kepler系統在向FCC申請VHF和S頻段的衛星移動業務頻率[4]，但其申請的頻率跨越非語音非對地靜止和2 GHz衛星移動業務兩種業務。若規則無法適應業務需要，業務發展將受累于規則，相信FCC在不久的將來，將會對衛星移動業務的相關規則進行修訂。

1.2 衛星廣播業務

FCC在Part 25中，根據操作頻段和所提供業務的種類不同，對衛星廣播業務進行了細分，分別為衛星數字音頻廣播業務、衛星直播業務和17/24 GHz衛星廣播業務。操作頻段和提供的服務如表2所示。

表2 美國國內衛星廣播業務

表2中三種衛星廣播業務的工作頻段和提供的服務內容是其定義的關鍵，衛星數字音頻廣播業務上下行僅有的50 MHz帶寬內僅提供音頻廣播服務，Ku頻段的衛星直播業務是標準的電視播出模式，17/24 GHz衛星廣播業務能夠提供多樣的跨越媒介的廣義廣播服務，是“融媒體”在衛星應用中的代表，也會是未來媒體逐漸融合的方向。衛星數字音頻廣播業務因其局限，將會逐漸退出歷史舞臺，近年的統計如表3所示。

表3 美國向ITU申報的2310-2360MHz頻段GSO衛星網絡統計[5]

從表3統計的2310-2360 MHz衛星網絡資料的申報數量統計來看，整體的申報數量較少，全球范圍僅有美國和馬來西亞共申報19份GSO衛星網絡[5]。未適應發展的需要，FCC可能會對上述業務的定義進行調整或修訂。

2 FCC通信衛星業務的使用臺站

對于美國非聯邦的衛星通信業務中使用的臺站，FCC在Part 25中僅引用了ITU《無線電規則》關于陸地地球站和移動地球站的大類定義，并未對其進行細分。同時，FCC定義了3類動中通地球站（ESIM）[1]，并對其使用場景和操作頻段進行了明確規定。此外，FCC還定義了地面輔助類臺站，以滿足美國國內空間業務開展需要。

表4 FCC定義的通信衛星業務中使用的臺站

2.1 陸地地球站和固定地球站

Part 25中在引用ITU“陸地地球站”定義的基礎上，新增了固定地球站的定義，即在固定位置使用的地球站，該位置可以是一個指定的固定地點，或是指定區域內任意固定地點。與陸地地球站的定義相比，FCC對固定地球站的定義較為寬泛，僅涉及了臺站的運動狀態，并未涉及特定的業務，并由此衍生出臨時固定地球站的概念，即在某一固定位置停留時間小于6個月的除船載地球站（Earth Station on Vessel）以外的其他用于衛星固定業務中的地球站。臨時固定地球站可以以固定方式使用，同時無需受限于固定地球站嚴苛的使用條件。至此，FCC完善了三種運動狀態（固定、臨時固定和移動狀態）中的地球站的使用規則。

2.2 移動地球站

與ITU相比，FCC并未對承載衛星移動業務的移動地球站進行細分，但通過梳理Part 25中涉及的在美國使用的非聯邦衛星移動業務地球站的操作要求條款中可以看出，FCC規定置于船舶上的移動地球站需要保留水上遇險和安全通信業務的優先接入，同時規定，未經聯邦航空局（FAA）允許，移動地球站的不得在航空器上使用。因此，按照ITU對移動地球站的定義方法，FCC在Part 25中用于衛星移動業務中的移動地球站可歸入ITU定義的陸地移動地球站和船舶地球站類別。

此外，FCC 在 Part 25中對用于1.5/1.6 GHz和1.6/2.4 GHz 衛星移動業務的地面輔助組件進行了定義。地面輔助組件（ATC）臺站的作用是提供地面無線通信，以對分配給衛星移動業務操作使用的頻率進行復用。其中地面輔助組件移動終端部署于地面上，可與空間電臺進行通信[6]，但地面輔助組件臺站提供的業務只能作為衛星移動業務的輔助業務，不可脫離衛星移動業務而單獨使用，因此相較于真正使用衛星移動業務進行通信的移動地球站而言，地面輔助組件臺站屬于為完成衛星移動業務操作而增加的輔助類臺站。

表5總結了FCC制定的美國非聯邦衛星移動業務中使用的臺站及其操作頻段。

表5 FCC衛星移動業務中使用的臺站及其操作頻段

從表5可以看出，ATC臺站有限的適用范圍有其特殊的作用，也是美國為廣泛推廣衛星移動業務而專門設定的一類特殊的輔助臺站，隨著衛星移動業務的逐漸式微，其將逐漸退出歷史舞臺。

2.3 動中通地球站

FCC在Part 25中，定義了應用于三種場景下的動中通地球站（ESIM：earth stations in motion），即與對地靜止軌道衛星固定業務的空間電臺進行通信的車載、船載和機載地球站。在最新更新的Part 25（2019年10月版）中，FCC增加了動中通地球站的定義[7]，即車載、船載和機載地球站的總稱。FCC定義的動中通地球站的分類如圖2所示。

圖2 FCC定義的動中通地球站

同時，FCC新增了動中通地球站的輔助設施即網絡控制與監測中心（Network Control and Monitoring Center）的定義[5]，即其作為衛星網絡或系統的一部分，能夠對地球站進行遠程操控，此類輔助臺站將成為ESIM管理的核心，也將成為系統干擾控制的有效工具。

相比于ITU，FCC在2003年就開始為美國國內的船載地球站在Ku頻段的操作和使用制定了規則，并在2007年和2012年分別確定了車載地球站和機載地球站在Ku頻段的操作和使用規則[8-11]。同時，FCC于2018年新增了在Ka頻段的使用規則[7]。動中通地球站在美國國內的操作使用超前于ITU的管理，為推進ITU制定ESIM相關規則起到了一定作用，ITU在WRC-19上對Ka頻段的動中通地球站制定了新的規則[11]。

FCC制定的美國國內動中通地球站的使用和操作頻段如表6所示。

表6 FCC動中通地球站的使用和操作頻段

表6的車載地球站和航空器地球站可用頻段完全相同，船舶地球站的工作頻段較之前2種多了C頻段，目前3種地球站使用的空間電臺均為靜止軌道，未來NGSO的衛星固定業務中類似的應用可能要重新定義。

3 FCC通信衛星業務及其使用臺站的管理特點

由上述FCC對美國國內通信衛星業務定義和臺站的分類方式可以看出，FCC對衛星通信業務和臺站的使用，表現出以下特點。

（1）地面通信可作為衛星通信業務的實現手段。FCC為衛星移動業務定義的地面輔助組件，是以地面電臺的身份承載空間無線電通信業務。當移動地球站終端位于室內或高樓之間衛星信號較弱的位置時，地面輔助組件可作為地面中繼對衛星信號進行轉發，并以為移動地球站終端提供地面通信業務的方式，實現衛星移動業務的傳輸[12]。

（2）FCC并未對通信衛星業務中的臺站進行過多分類。在Part 25中，FCC并未對衛星移動業務中使用的移動地球站和衛星固定業務中使用的陸地地球站進行細分。對于已分類的車載、船載和機載地球站，FCC也通過增加動中通地球站的定義對其進行整體性描述，并更多的使用這一整體概念來描述具體的規則，體現了規則的靈活性和廣泛適用性，較之ITU的地球站種類少，不過多的區分有利于業務的快速部署和應用。

（3）FCC通信衛星業務使用臺站的細致化管理。FCC雖未對通信衛星業務使用的臺站進行過多分類，但臺站作為業務的承載者，其管理基于所操作的具體業務。FCC通過以具體操作頻段來定義業務的方式，對不同操作頻段中不同業務中使用的臺站做出規定，以此實現了臺站在頻率這個無線電管理的核心要素上的細致化管理。

FCC使用頻段和提供的業務特點來定義具體業務，實現了臺站管理細致化管理，同時又簡化了臺站與業務之間的嚴格對應關系，使得臺站的使用具有一定的靈活性，在業務發展初期能夠有效的推進技術進展，在業務發展的中后期能夠為業務的創新減小障礙。

4 結束語

美國作為發展、應用衛星最早的國家之一，涉及的衛星業務種類比較豐富，在技術標準和操作要求方面的條款詳細、系統，相應的管理辦法覆蓋面也更廣泛、更成熟。本文研究了FCC在衛星通信管理法規中涉及的美國國內非聯邦使用的衛星通信業務及臺站，總結了FCC對衛星業務和使用臺站的管理特點，以便國內相關管理者更好的理解美國衛星通信法規，可為制定國內相關法規借鑒和參考。同時，美國非聯邦的法規在調整和修訂中的關注點主要放在當前的熱點上，而對適用度不高或使用率不高的規則的修訂未能及時處理，能夠看到美國產業驅動管理的特點，這對我國空間業務頻率和軌道資源管理提供啟示。