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淺談北斗短報(bào)文功能與銥星的頻率之爭
——民航局下發(fā)《民用航空低空空域監(jiān)視技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見》有感

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2017年4月18日，民航局正式下發(fā)《民用航空低空空域監(jiān)視技術(shù)應(yīng)用指導(dǎo)意見(試行)》，《意見》明確指出，其總體目標(biāo)是，到2020年，構(gòu)建以北斗定位信息為核心，兼容各種監(jiān)視技術(shù)的低空空域監(jiān)視技術(shù)服務(wù)保障體系，大部分低空空域運(yùn)行的通用航空器與無人駕駛航空器實(shí)現(xiàn)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位，實(shí)現(xiàn)全國低空空域監(jiān)視數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，為低空飛行服務(wù)保障體系提供航空器監(jiān)視信息?！兑庖姟访鞔_指出將北斗短報(bào)文（RDSS）功能應(yīng)用于通航飛機(jī)的監(jiān)視技術(shù)。

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

一、北斗短報(bào)文功能（RDSS）

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成?？臻g段包括5顆靜止軌道衛(wèi)星（分別定點(diǎn)于東經(jīng)58.75度、80度、110.5度、140度和160度）和30顆非靜止軌道衛(wèi)星；地面段包括主控站、注入站和監(jiān)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(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。其中，空間段的5顆靜止軌道衛(wèi)星具有RDSS短報(bào)文通信功能。目前，此功能的覆蓋范圍是北緯5°—55°，東經(jīng)70°—140°之間的地區(qū)，上大下小，最寬處在北緯35°左右。在此范圍內(nèi)，全天候?yàn)橛脩籼峁┒虉?bào)文通信服務(wù)，且無任何通信盲區(qū)。

與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比，北斗一個最具特色的優(yōu)勢正是它的短報(bào)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(dá)出去，而北斗系統(tǒng)通過獨(dú)有的短信功能，可以向有關(guān)方面?zhèn)鬟_(dá)信息。比如在飛機(jī)飛行過程中，通過這一功能，飛機(jī)不僅知道自己的位置，還能不依賴其他通信系統(tǒng)獨(dú)立地向地面中心報(bào)告自己的位置、速度和時間等數(shù)值。由于RDSS的這個功能特點(diǎn)，目前已在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，發(fā)揮著重要的作用，主要包括：導(dǎo)彈、軍用飛機(jī)、直升飛機(jī)、船舶和汽車等。

北斗短報(bào)文通信具有以下的特點(diǎn)：

● 保密性好：自主知識產(chǎn)權(quán)，可進(jìn)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(shè)備要求低：平板天線，發(fā)射功率低、設(shè)備價格低；

● 同時兼容導(dǎo)航功能；

● 主要提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)；

● 使用費(fèi)用低：北斗終端1000元/年；

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

目前，飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置是GPS導(dǎo)航定位。GPS無法獨(dú)立地向地面中心報(bào)告自己的位置，而北斗則具有獨(dú)立的雙向通信功能，機(jī)載北斗終端可以自動、定時、獨(dú)立地通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，向地面指揮中心發(fā)出位置和時間信息，地面指揮中心可以監(jiān)控飛行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)偏航則提前發(fā)出預(yù)警處置，這將有效解決飛機(jī)及空域監(jiān)視監(jiān)控的問題。

二、銥星系統(tǒng)

銥星系統(tǒng)是美國摩托羅拉公司設(shè)計(jì)的全球移動通信系統(tǒng)。它的天上部分是運(yùn)行在7條軌道上的衛(wèi)星，每條軌道上均勻分布著11顆衛(wèi)星，組成一個完整的星座。它們就像化學(xué)元素銥(Ir)原子核外的77個電子圍繞其運(yùn)轉(zhuǎn)一樣，因此被命名為銥星。后來經(jīng)過計(jì)算證實(shí)，6條軌道就夠了，于是，衛(wèi)星總數(shù)減少到66顆，但人們?nèi)粤?xí)慣稱之為銥星。

銥星通過南北極運(yùn)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(wèi)星可以覆蓋全球，用戶用手持話機(jī)直接接通衛(wèi)星就可以進(jìn)行全球范圍內(nèi)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(zhì)子k型"火箭和中國的"長征2號丙改進(jìn)型"火箭分別承擔(dān)了銥星的發(fā)射任務(wù)。1998年5月，布星任務(wù)全部完成，11月1日，銥星正式開通了全球通信業(yè)務(wù)。

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(jù)估算它必須發(fā)展到50萬用戶才能贏利。由于巨大的研發(fā)費(fèi)用和系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用，銥星背上了沉重的債務(wù)負(fù)擔(dān)，整個銥星系統(tǒng)耗資達(dá)50多億美元，每年光系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)就要幾億美元。2000年3月18日， 銥星背負(fù)40多億美元債務(wù)正式破產(chǎn)。昨夜星光燦爛，而今化做一道美麗的流星。

銥星計(jì)劃是一個空前的創(chuàng)新構(gòu)想。從失敗的原由來看：

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

二、替代性不強(qiáng)，到1998年銥星正式開通服務(wù)時，地面移動通信的手機(jī)價格、款式和區(qū)域覆蓋程度已經(jīng)非常成熟，銥星移動手機(jī)的優(yōu)勢不是十分明顯；

三、科技蛙跳現(xiàn)象，銥星系統(tǒng)的科技過于先進(jìn)，以致相關(guān)周邊產(chǎn)業(yè)因技術(shù)尚未成熟而無法支援，出現(xiàn)手機(jī)生產(chǎn)數(shù)量不足，導(dǎo)致產(chǎn)生手機(jī)缺乏和價格昂貴；

四、由于成本和時間的超支，項(xiàng)目運(yùn)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(diào)整其目標(biāo)市場和提高系統(tǒng)的運(yùn)營手段，最終造成銥星計(jì)劃的失敗。

天上66顆衛(wèi)星并未因?yàn)殂炐枪酒飘a(chǎn)而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，如何解決這66顆衛(wèi)星的銷毀問題？一些聯(lián)邦政府官員已經(jīng)習(xí)慣了銥星全球覆蓋的便利性，不愿讓銥星公司自毀衛(wèi)星，這就讓銥星有了東山再起的可能。

一個挽救銥星命運(yùn)的人物登場，科盧西向摩托羅拉公司等債權(quán)人出價2500萬美元收購這些衛(wèi)星。隨后科盧西狠抓成本——使通話費(fèi)用從7-13美元/分鐘降低到1.5美元/分鐘，服務(wù)費(fèi)調(diào)到10美分/分鐘，手機(jī)終端從3000美元降到1300美元。在科盧西的細(xì)心經(jīng)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(jī)主機(jī)廠支持下，挺進(jìn)航空領(lǐng)域，成為ICAO(國際民航組織)推薦可應(yīng)用于駕駛艙的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

銥星雖然在美國獲得新生，但由于銥星系統(tǒng)一直未按中國電信管理?xiàng)l例要求，在中國設(shè)置落地臺站，未申請頻率并獲批準(zhǔn)……銥星系統(tǒng)在中國的使用一直未獲得合法地位，只是在應(yīng)急救災(zāi)、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(zhǔn)，中國在發(fā)展自己的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)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(bào)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(tǒng)使用的頻率在國際電聯(lián)成功登記，但僅衛(wèi)星導(dǎo)航業(yè)務(wù)使用的頻率完成全球協(xié)調(diào)工作，可在全球范圍內(nèi)正常使用。按照國際頻率使用及協(xié)調(diào)原則，短報(bào)文使用的衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)頻率（上行：1610-1626.5MHz，下行：2483.5-2500MHz）因登記時間較晚，其使用優(yōu)先權(quán)低于早期登記的衛(wèi)星通信系統(tǒng)頻率（如銥星系統(tǒng)等），雖然頻率兼容和協(xié)調(diào)工作正在進(jìn)行，但目前尚未與優(yōu)先權(quán)較高的衛(wèi)星通信系統(tǒng)完成國際頻率協(xié)調(diào)。因此，北斗短報(bào)文的國際使用將不得對這些優(yōu)先權(quán)較高的衛(wèi)星通信系統(tǒng)造成干擾，并需要承受對方的干擾，也即北斗短報(bào)文功能目前僅可在我國范圍內(nèi)受到保護(hù)并使用。這是北斗短報(bào)文功能需要面對的國際頻率協(xié)調(diào)問題。

目前北斗系統(tǒng)僅在我國及亞太地區(qū)應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，仍有很長的路要走，除系統(tǒng)建設(shè)外，頻率協(xié)調(diào)與落地站建設(shè)都是橫亙在北斗全球覆蓋路上的一道道坎。

四、小結(jié)

頻率資源是國家寶貴的戰(zhàn)略資源，在國際上需遵循ITU框架下的相關(guān)規(guī)則，但在區(qū)域、國家層面也要得到相關(guān)國家的認(rèn)可。

銥星系統(tǒng)作為一個全球通信系統(tǒng)，一直未按我國電信管理?xiàng)l例、無線電管理?xiàng)l例要求，在我國設(shè)立地面衛(wèi)星臺站和進(jìn)行頻率協(xié)調(diào)，在我國一直未獲得合法地位。在銥星破產(chǎn)期間，中國啟動北斗系統(tǒng)建設(shè)，選擇了這段與銥星頻率重合的黃金頻率，并同步向ITU進(jìn)行申請報(bào)備。因此北斗短報(bào)文功能使用頻率與銥星通信系統(tǒng)同頻，但在國際電聯(lián)重合頻率部分屬于次要業(yè)務(wù)，二者產(chǎn)生干擾時北斗短報(bào)文要讓位于銥星系統(tǒng)。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(bào)文功能擁有合法權(quán)利。

綜上所述，可見頻率資源之爭勢必成為未來全球衛(wèi)星系統(tǒng)爭奪的焦點(diǎn)，再好的系統(tǒng)沒有應(yīng)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(lǐng)域推動北斗應(yīng)用，勢必為未來北斗進(jìn)入民航領(lǐng)域，走向全世界打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。