非靜止軌道寬帶通信星座頻率軌道資源全球態勢綜述（下）

+ 劉全（中國電子科技集團公司第五十四研究所、中華通信系統有限責任公司）

葛新（北京新星宇航科技有限公司）

李健十（航天東方紅衛星有限公司）

王麗沖（中國電子科技集團公司第五十四研究所）

二、ITU衛星網絡資料申報現狀

根據ITU《無線電規則》相關條款要求，所有衛星系統在投入使用前，必須向 ITU申報并登記其頻率軌道資源的使用信息，即衛星網絡資料[16]。參考ITU 2019年11月公布的第2906期周報數據庫，目前共有224份NGSO通信類衛星網絡資料（限FSS、MSS和BSS三類業務），衛星總數達到156298顆，圖2按照Ku (10.7-13.25,13.75-14.5GHz)、Ka (17.3-21.2,27.0-31.0 GHz)、V (37.5-51.4GHz)、E(66-86GHz) 四個頻段分別統計了衛星網絡數量、主管部門數量、投入使用數量和AC階段協調資料數量，并列出了各頻段已申報的NGSO衛星總數。圖3列出了不同頻段NGSO網絡在各軌道高度的網絡數和衛星數分布情況，圖4統計了各軌道高度的網絡總數和衛星總數。整體來看，目前Ka頻段和低軌道（500-2000km）的網絡申報最多，網絡數和衛星數均明顯高于其他頻段和軌道高度。

1.Ku頻段申報態勢

圖2 NGSO通信衛星網絡在各頻段的分布情況

圖3 不同頻段NGSO網絡在各軌道高度的網絡數和衛星數分布情況

在Ku頻段，共有11個主管部門申報了NGSO通信類衛星網絡資料，總計32份，其中31份A、C資料，1份N資料，已申報衛星總數量22555。圖5列出了各主管部門申報Ku頻段NGSO通信類衛星網絡資料情況，表3對比了Ku網絡數量最多的五個國家的申報情況，表4列出了其中衛星總數超過1000的大規模Ku頻段衛星網絡，表5列出了2015年11月28日之前申報的Ku頻段衛星網絡。綜合網絡數量、星座規模、協調地位等因素來看，法、英、挪、列四國處于暫時領先，整體實力占優；美、加、俄屬于第二陣營；盧、中、新、日各有1個網絡，但星座規模較小、協調地位也相對落后。

2.Ka頻段申報態勢

在Ka頻段，共有15個主管部門申報了NGSO通信類衛星網絡資料，總計108份，其中100份為A、C資料，8份N資料，申報衛星總數量達60688。已投入使用的8份N資料主要對應美國銥星、英國O3b等實際系統。與Ku頻段相比，Ka頻段的NGSO通信網絡規模明顯要大很多，衛星數超過1000的NGSO網絡就有17個之多。圖6列出了各主管部門申報Ka頻段NGSO通信類衛星網絡資料情況，表6對比了其中網絡數量最多的6個國家的申報情況，表7列出了衛星總數超過1000的大規模Ka頻段衛星網絡，表8列出了2015年11月28日之前申報的Ka網絡資料。從圖表中可知，中、美、加、英、法、挪六國儲備的Ka頻段NGSO網絡相對較多，其中，中國申報網絡數量最多，但除2014年12月申報的TXIN外，其余網絡均是2017年8月之后申報，協調地位普遍較為落后；法國申報的網絡數量雖然僅為11個，但星座規模普遍較大，衛星總數最多，達到了28047顆，其中的AST-NG-C-4規模最大，衛星數8832顆；美、加、英三國網絡協調地位普遍較高，2012年前申報的Ka NGSO通信網絡資料多達13份，幾乎全被這三個國家壟斷，且這些資料均有實際在軌運行系統（銥星、O3b）或明確星座計劃（OneWeb、Telesat）支撐，其他國家的Ka頻段星座想要有所突破，協調難度較大。

圖4 各軌道高度的網絡總數和衛星總數統計

圖5 各主管部門申報Ku頻段NGSO通信類衛星網絡資料情況

表4 衛星總數超過1000的Ku頻段NGSO通信類衛星網絡資料

表5 2015年11月28日之前申報的Ku頻段NGSO通信類衛星網絡資料

表6 申報Ka頻段NGSO通信類衛星網絡資料數量最多的6個國家情況對比

表7 衛星總數超過1000的Ka頻段NGSO通信網絡資料

圖6 各主管部門申報Ka頻段NGSO通信類衛星網絡資料情況

圖7 各主管部門申報V頻段NGSO通信類衛星網絡資料情況

表8 2015年11月28日之前申報的Ka頻段NGSO通信類衛星網絡資料

3.V頻段申報態勢

在V頻段，共有13個主管部門申報了NGSO通信類衛星網絡資料，總計61份，其中51份為A、C資料，10份N資料，申報衛星總數量為60470。圖7列出了各主管部門申報V頻段NGSO通信類衛星網絡資料情況，表9對比了其中申報網絡數量最多的5個國家的申報情況，表10列出了衛星總數超過1000的大規模V頻段衛星網絡，表11列出了2015年11月28日之前申報的V頻段衛星網絡。綜合網絡數量、星座規模、協調地位等因素來看，法國的整體儲備實力最強，申報數量最多，星座規模普遍較大、申報時間普遍較早，并有5份網絡已經投入使用，協調地位明顯占優；其次是塞浦路斯、列支敦士登、英國處于第二陣營，在星座規模和協調地位方面具有一定優勢；美、中兩國雖然網絡數量較多，但早期申報的網絡規模均較

小，大規模通信星座網絡基本上集中在2017年6月后才開始申報，協調地位并不占優。

表9 申報V頻段NGSO通信類衛星網絡資料數量最多的5個國家情況對比

表11 2015年11月28日之前申報的V頻段NGSO通信類衛星網絡資料

4.E頻段申報態勢

在E頻段，共有9個主管部門申報了NGSO通信類衛星網絡資料，總計23份，其中21份為A、C資料，2份為N資料，申報衛星總數量為12585。圖8列出了各主管部門申報E頻段NGSO通信類網絡資料情況，表12對比了網絡數量最多的5個國家的申報情況，表13列出了衛星總數超過1000的大規模E頻段衛星網絡，表14列出了2015年11月28日之前申報的E頻段衛星網絡資料。綜合網絡數量、星座規模、協調地位等因素來看，塞浦路斯、英國、列支敦士登的整體實力最強，其中塞浦路斯和列支敦士登各有1份投入使用；中國申報的網絡數量雖然較多，但均是2017年9月29日之后集中申報，整體協調地位較低。

圖8 各主管部門申報E頻段NGSO通信類衛星網絡資料情況

表12 申報E頻段NGSO通信類衛星網絡資料最多的五個國家情況對比

表13 衛星總數超過1000的E頻段NGSO通信網絡資料

綜上，目前各國對NGSO頻軌資源的爭奪已經白熱化。首先，從ITU申報網絡數量和網絡規模來看，以法國、美國、中國和英國四個國家申報資源最多，特別是法國，雖然沒有明確公布具體星座計劃，但是其頻軌儲備最積極，巨型網絡最多，且協調地位普遍較高，這些潛在價值巨大的網絡資料多數都轉給了商業公司使用，如OneWeb、LeoSat等。此外，加拿大、列支敦士登、塞浦路斯等國家也不甘示弱，在多個重點頻段和軌道高度早就開始了資源儲備。考慮到O3b、OneWeb、Starlink等星座部署進度較快，且頻軌資源儲備充足，后來者想要在短期內突圍困難較大，甚至將可能面臨因頻軌資源協調困難而導致整個星座計劃夭折的重大風險。

其次，盡管很多星座都是由美國公司主導，但真正選擇從美國FCC申報網絡資料的星座卻非常少，大部分星座都選擇從英國、法國、加拿大、挪威、荷蘭等國家進行申報，這主要有三方面原因：一是 2017年09月之前美國國內審核機制非常嚴苛，從資料申報到正式報送ITU需要經過漫長的時間，審核環節非常多；二是美國對星座的申報、授權管理收費遠高于其他國家；三是率先實施了嚴格的星座“里程碑”監管政策，在規定期限內未完成相應部署要求將面臨高額保證金被沒收的風險。

最后，政府背景濃厚的星座在頻軌方面的阻力明顯較小，申報策略上也相對比較簡單。例如，加拿大Telesat公司作為傳統衛星公司，目前是加拿大最大的衛星運營商和衛星網絡操作者，其正在大力發展的兩個NGSO星座受到了加拿大政府和安大略省政府的大力支持，尤其是在政策法規以及資金支持方面幾乎是“一路綠燈”，因此，Telesat的申報策略相對單一，目前全部依托加拿大主管部門，已向ITU申報了COMMSTELLATION和CANPOL系列等多份衛星網絡資料。

三、相關無線電規則演進

數量龐大的NGSO寬帶通信星座不斷涌現，并相繼開始大規模部署，這對衛星業務及頻率軌道資源的監管帶來了嚴峻的挑戰，關于網絡投入使用的界定、協調規則程序、成本回收等問題相繼出現，受到各國管理部門和衛星通信產業界的密切關注。剛剛結束的2019年世界無線電大會（WRC-19）圍繞NGSO系統的相關無線電規則進行了一系列修訂。其中，對星座系統頻軌資源的總體態勢影響最大的莫過于新增的NGSO網絡投入使用定義及里程碑管理的相關規則條款。

按照2016年版《無線電規則》，無論一個NGSO網絡有多少顆衛星，只要有一顆衛星投入使用，即標志整個衛星星座投入使用[16]。巨型星座的出現，一方面給ITU的網絡資料處理帶來了重大挑戰，另一方面，還造成了嚴重的“跑馬圈地”現象，使得衛星頻軌資源被長期占據，但實際使用效率低下。針對這一問題，WRC-19大會重新明確了NGSO系統投入使用的定義，形成了新的“里程碑”決議。目前，該決議主要適用于Ku、Ka以及V頻段的衛星固定業務、衛星廣播業務和衛星移動業務[17][18]，其核心內容包括：

表14 2015年11月28日之前申報的E頻段NGSO通信類衛星網絡資料

1.NGSO網絡投入使用定義

對于衛星固定業務、衛星廣播業務和衛星移動業務頻段內具有發射或接收頻率的空間電臺，在連續部署90天時間后的30天內可告知國際電信聯盟無線電通信局（ITU-R）投入使用。以此為基礎，WRC-19大會對暫停和恢復投入使用的定義也進行了相應修改[17][18]。

2.NGSO里程碑監管

對于2021年1月1日前到期的衛星網絡資料，統一以2021年1月1日作為里程碑起始日期，否則以衛星網絡7年申請壽命期限作為里程碑起始日期。自起始日開始，要求2年內投入使用的衛星數量必須至少達到申報衛星總數的10%，5年內至少達到50%，7年內達到100%（可減少1顆衛星），否則需對其網絡資料的衛星規模進行相應縮減。

3.里程碑過渡措施

對于WRC-15大會結束（2015年11月28日）前申報的NGSO通信類衛星網絡（約45個），可免除第一個里程碑節點的相關要求（2年部署10%），但前提是其主管部門必須在2023年3月1日前，按決議要求提供衛星系統的真實性說明，包括現有部署和操作信息、國際協調情況、后續衛星制造和發射計劃等，并經過無線電規則委員會審查確認后，方可享受該特殊待遇。

4.后里程碑要求

在完成里程碑節點之后，要求星座系統實際在軌運行的衛星數量必須保持在95%以上，若連續6個月不滿足該要求，則主管部門應將該情況及時通報ITU-R，并告知具體的補星計劃。

此外，WRC-19大會還進一步明確了各主管部門按里程碑要求需報送的具體信息、里程碑后修改數據庫參數的程序以及未按里程碑要求報送信息的后果等內容[17][18]。從ITU-R目前的研究情況來看，相關無線電規則還可能朝以下幾個方面繼續演進：一是適用的業務類型和頻段范圍將進一步拓展；二是軌道參數的偏差容限將進一步明確，包括近地點高度、遠地點高度、傾角及近地點幅角等。三是單顆衛星啟用多個NGSO衛星網絡的合法性問題可能也會進一步明確。

四、發展建議

總體來看，NGSO寬帶通信星座正處于機遇和挑戰并存的發展黃金期，而且其頻軌資源相關的管理及技術問題異常復雜，不管是對無線電管理部門還是星座建設單位來說都是極大的挑戰。以下分別從規則及政策研究、資源儲備申報、星座設計、協調策略、國際化運營、空間安全等方面提出相關建議，以供參考。

1.在規則及政策研究方面

建議密切跟蹤ITU規則及主要國家管理政策，結合具體星座的規劃方案開展風險分析及應對方案論證。從ITU規則的最新演進情況來看，新增的NGSO投入使用定義、里程碑管理、V頻段協調框架等規則條款，對我國發展NGSO寬帶通信星座帶來了新的機會，但如何利用這些規則實現“彎道超車”值得深入研究。一是建議星座建設單位密切關注各NGSO網絡的動態變化，特別是2015年11月28日前申報網絡的發展及其審查情況，適時調整NGSO星座系統的設計、制造和發射計劃，以確保滿足里程碑部署要求。二是建議主管部門加強規則的宣貫和風險提示，盡早制定適應我國國情的NGSO系統管理政策，引導相關產業科學合理、健康有序地發展。三是建議加強對國外NGSO系統的落地監管，研究制定相關落地政策和流程，在確保我國空間網絡信息安全的前提下促進國內外NGSO系統的和諧共存。

2.在資源儲備申報方面

建議參考OneWeb、SpaceX等商業公司的思路，多管齊下進行頻軌資源儲備。一是建議通過商業合作方式爭取協調地位較高的ITU網絡資料為我所用，如OneWeb使用L5和MCSAT LEO，Leosat使用MCSAT-2 LEO-2，KLEO使用3ECOM-1/-3。二是考慮從多個國家/地區同時儲備申報，避免在申報流程及管理政策上的壁壘。三是多方案、多輪次滾動申報，提前布局多份網絡資料，適時根據頻軌資源的競爭態勢和工程實施情況進行聯動調整。

3.在星座設計方面

一是建議加強NGSO寬帶通信星座與其它系統的兼容性研究。關于NGSO與地面業務及GEO系統間的兼容問題雖然已有部分解決方案，但需要開展在軌技術驗證，進一步確定滿足工程實際的兼容保護標準；而NGSO星座之間的干擾問題目前幾乎沒有公認有效的辦法，需要探索新的解決思路，并積極嘗試多星座聯合設計以減少協調難度。二是建議加大在自主兼容分析工具開發方面的投入，提高星座設計的效率和準確性。三是建議加強頻軌共用技術的研究，引入頻譜感知、多維資源智能調度等先進技術，積極探索星地、星間、系統間的頻軌資源共用的可行性。

4.在協調策略方面

建議拓寬思路，探索高低軌衛星操作者合作共贏的新模式，甚至可以考慮構建 GEO-NGSO或者NGSONGSO混合系統，一方面可形成戰略同盟，分擔前期投入，實現市場互補，降低投資風險；另一方面，又有助于干擾規避策略的設計、驗證及迭代修改，減小協調難度，有效推進全球化協調進程[19]。

5.在國際化運營方面

考慮各國家/地區對于衛星通信經營資質和地面站建站許可采用的管理政策差異較大，建議一方面跟蹤和研究主要國家的“落地”監管政策；另一方面，因地制宜，探索實施不同的運營策略。在監管嚴格的國家和地區，可考慮通過國家層面合作，互換“落地權”，或者可采用開放式運營模式，尋求當地合作伙伴，甚至國有資本入股，還可以考慮引進國外具有落地許可的公司參股，獲取當地衛星落地許可資質。

6.在空間安全方面

建議主管部門參考 UNCOPUOS、IADC、ITU等國際組織以及美、歐等國家關于太空安全方面的管理政策，建立規范、有效的防碰撞預警機制，出臺相關法規、標準和軟件分析工具，提高準入門檻，加大監管力度；同時建議各星座建設單位加強星座軌道設計及安全風險評估，確保衛星從發射入軌到最終離軌的全壽命周期內的空間安全。SATNET