研究:推进非静止轨道卫星星座部署,抢占卫星互联网制高点

近年来,拥有卫星互联网的国家战略地位日益凸显,其潜在的市场经济价值、外溢的社会效益,以及稀缺的频轨资源重要载体等特性成为各国关注的焦点。

据通信产业网消息,近年来,拥有卫星互联网的国家战略地位日益凸显,其潜在的市场经济价值、外溢的社会效益,以及稀缺的频轨资源重要载体等特性成为各国关注的焦点。美、英等国相继发布以非静止轨道宽带通信星座为主的卫星互联网发展战略与建设计划,抢占优势频轨战略资源意图明显。在国际电联(ITU)现行规则框架下,实施前瞻、高效的卫星互联网管理政策与频轨策略,在抢占稀缺战略资源、提升国际空间话语权、维护国家电磁和网络空间安全等方面具有重要意义。

非静止轨道卫星星座是各国卫星互联网计划的主角

卫星互联网可利用静止轨道卫星和非静止轨道卫星组网。静止轨道卫星虽然技术成熟,但造价高、信号延时长、卫星容量有限、地球同步轨道资源紧张、不能覆盖高纬度地区,无法充分满足卫星互联网大规模宽带接入的需求。以中、低轨道卫星为主的非静止轨道卫星有着低成本、短时延、宽带化、大规模、灵活部署等特点,是各国卫星互联网计划的首选组网方式。

全球非静止轨道卫星存量大且增速快。忧思科学家联盟(UCS)的卫星数据库显示,截至2021年5月1日,全球在轨活动卫星数量4084颗,其中美国2505颗,中国431颗,俄罗斯168颗;约86%的在轨活动卫星为非静止轨道(NGSO)卫星。全球非静止轨道卫星不但存量占优,且各国新申报的数量也呈飞速增长态势。仅2020年,全球各国共计申报约10万颗非静止轨道卫星。其中,美国2020年新增并调整8个非静止轨道宽带星座,新申报了近8万颗卫星。

我国非静止轨道宽带星座增长快但差距尚存。2019年,全球非静止轨道卫星网络共计1144个,其中美国272个,中国142个,中美合计占全球的40%。2020年,全  球新增非静止轨道卫星网络47个,其中美国14个,中国11个,中美新增数量占到全球半数。截   至2021年3月,全球非静止轨道卫星网络申请共计1335个,其中中国284个,美国283个。虽然在非静止轨道宽带星座申请数量上,中美两国成为全球主导,甚至我国以微小的差距超过美国,但在星座规模方面,美国申请的非静止轨道卫星数量约为我国的7倍,中美差距仍然较大。

国际电联申报规则调整,政府和业界及时做出反应

国际电联调整非静止轨道卫星申报规则,杜绝频轨资源浪费。为了应对各国利用非静止轨道卫星星座对全球有限的频率和轨道资源大规模“跑马圈地”等问题,国际电联在2019年世界无线电大会(WRC-19)议题7中形成 第35号最终决议,修订并明确了非静止轨道卫星系统投入使用的定义,即卫星发射后需连续在轨90天;并新增“里程碑”监管要求,即星座系统实际在轨运行的卫星数量必须保持在95%以上,在卫星网络7年寿命期限截止后继续部署的,要求2年内至少部署原始规模的10%,5年内部署50%,7年内部署完成。

美、英修订非静止轨道卫星管理政策,促进卫星互联网发展。为推进非静止轨道宽带通信星座系统建设,美国联邦通信委员会(FCC)先后制定了9个有关政策和规则的修订公告,旨在扫清管理政策上的障碍,促进非静止轨道宽带星座的快速发展。FCC通过修改频率分配、修订非静止轨道业务管理要求、建立非静止轨道系统间协调框架等方式,保证了静止轨道—非静止轨道卫星系统、非静止轨道系统之间的平等共存,提高了频谱资源的使用效率。英国通信办公室(Ofcom)对非静止轨道卫星许可规则也进行了修订并征求意见,解决了多个非静止轨道星座带来的干扰问题,为英国发展卫星互联网服务提供保障。

卫星运营商采取多种措施加速申报和部署非静止轨道卫星。一是通过商业合作,从其它卫星运营商手中获得申报通行证,并提前进行干扰协调,以降低后期干扰协调的难度和成本。例如,太空探索技术公司(SpaceX)与挪威公司合作,一网公司(OneWeb)与国际通信卫星公司(Intelsat)、铱星公司(Iridium)等合作部署静止轨道—非静止轨道(GSO-NGSO)卫星混合系统。二是依托政府主管部门,储备申报ITU卫星网络资料。例如,OneWeb依托法国、英国、加拿大等多个主管部门,太空探索技术公司则依托FCC提交了30余份卫星网络申报资料。三是根据卫星星座部署推进情况,及时进行多轮修订和滚动申报,巩固频轨资源优势。例如,太空探索技术公司在2019年12月至2020年4月间,两次修改了“星链(Starlink)”的轨道构型,调低轨道高度,提升卫星发射效率,缩短星座部署时间,以满足国际电联关于非静止轨道宽带星座部署的数量和时间限制。

政策建议

密切跟踪,适时调整非静止轨道卫星星座监管政策。持续跟踪国际卫星频率和轨道资源管理与发展的最新要求和情况,快速掌握和适应新规则、新要求,对我国的非静止轨道卫星网络部署策略及时做出精准调整;根据国内外卫星管理现状和经验,对我国非静止轨道卫星网络管理政策及时做出有效调整。在监管政策方面,适当优化非静止轨道星座监管政策,降低非静止轨道卫星星座的申报门槛,开放部分频率资源,提升频率资源使用效率,促进非静止轨道卫星系统的快速发展。在协调策略方面,建立卫星互联网与其他卫星系统间、卫星互联网系统间的协调机制,增加系统的灵活性与共存能力。

多措并举,快速适应申报规则变化并加快网络部署。在网络规划方面,加大我国自主卫星互联网新基建建设,集中力量建设大型卫星互联网网络,做为国家级主干网络;通过政企合作或企企合作方式,在短期内部署若干小型卫星互联网系统,做为频轨资源的次级储备。在资源申报方面,积极进行不同频段和不同轨道高度的卫星互联网频率轨道资源申报,依托国内外企业间、政企间的商业合作,依托专业机构鼓励和指导国内航天民企积极申报相关卫星网络资料。在干扰协调方面,积极探索静止轨道—非静止轨道混合系统的部署模式,降低干扰协调时间和资金成本。在星座部署方面,根据非静止轨道星座规模、部署意图、部署成本,及时修改非静止轨道星座结构与部署计划,以保障非静止轨道星座的快速有效部署。

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