國際電聯(lián)無線通信部門對衛(wèi)星通信在應(yīng)急減災(zāi)應(yīng)用領(lǐng)域的研究進(jìn)展

文 陳靜 中國衛(wèi)星通信集團公司

近年來在世界范圍內(nèi)如颶風(fēng)、地震、臺風(fēng)、海嘯等重大自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，每每給人類正常的生產(chǎn)、生活造成嚴(yán)重的破壞影響。2004年印度洋海嘯之后,美國颶風(fēng)、汶川地震、海地地震這些災(zāi)害性事件的先后發(fā)生，其突發(fā)性和破壞力給全世界敲響了警鐘。在全球范圍內(nèi)，應(yīng)急減災(zāi)系統(tǒng)的建立、完善和加強再次得到了各國政府部門及相關(guān)國際組織的高度重視，紛紛從政策、資金、技術(shù)等各個方面給予了更多的支持、投入和關(guān)注。

國際電聯(lián)無線通信部門（ITU-R）作為聯(lián)合國框架下主管無線通信相關(guān)技術(shù)事務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)制定的國際組織，在應(yīng)急減災(zāi)通信方面作了大量的組織、研究工作。尤其是2007年世界無線電通信大會（WRC-07）形成第647號決議，即應(yīng)急減災(zāi)無線通信的頻譜管理指導(dǎo)方針，對促進(jìn)新研究周期應(yīng)急減災(zāi)通信方面的研究起到了重要的推動作用。ITU-R下設(shè)的衛(wèi)星業(yè)務(wù)研究組、地面業(yè)務(wù)研究組、科學(xué)業(yè)務(wù)研究組、廣播業(yè)務(wù)研究組等憑借其各自研究領(lǐng)域的業(yè)務(wù)特點，分別在災(zāi)害事件的預(yù)報預(yù)測、報警、應(yīng)急減災(zāi)救援等方面展開積極的研究工作，使上述領(lǐng)域的業(yè)務(wù)在應(yīng)急減災(zāi)應(yīng)用中充分發(fā)揮了其獨特的作用。

在上述研究領(lǐng)域中，衛(wèi)星通信以它獨有的覆蓋范圍廣、線路開通不受地理環(huán)境和天氣條件的影響、靈活迅速等特點，在地面通信屢屢遭到災(zāi)害事件的嚴(yán)重破壞和阻斷時，其通信仍可保持，不受影響，體現(xiàn)出了在應(yīng)急減災(zāi)通信方面卓越的優(yōu)勢。因此，新研究期開始，在ITU-R衛(wèi)星業(yè)務(wù)研究組（ITU-R SG4）的研究活動中，為執(zhí)行WRC-07第647號決議，應(yīng)急減災(zāi)方面的研究成為重要的研究內(nèi)容，衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)和衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)在應(yīng)急減災(zāi)方面應(yīng)用的新建議書、報告書及修改建議書紛紛通過研究組會議討論并公布出臺，成為指導(dǎo)各國今后在應(yīng)急減災(zāi)通信中實際應(yīng)用的重要依據(jù)。學(xué)習(xí)和借鑒這些建議書、報告書的內(nèi)容，對我國建立和發(fā)展自己的應(yīng)急減災(zāi)通信系統(tǒng)具有重要的借鑒意義。

目前衛(wèi)星業(yè)務(wù)研究組在應(yīng)急減災(zāi)方面的最新研究進(jìn)展情況簡單介紹如下：

一 衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)

WRC-07大會之后，在衛(wèi)星業(yè)務(wù)研究組（ITU-R SG4）下設(shè)的子工作組里，WP4A工作組是專門研究衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)和衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)頻譜有效利用的。為執(zhí)行WRC-07第647號決議提出的建議：在自然災(zāi)害和突發(fā)事件中，各主管部門應(yīng)考慮全球和/或區(qū)域頻段的使用,在WP4A工作組會議的研究討論中,修改了相關(guān)建議書的內(nèi)容，即2010年1月公布的題為“用于在自然災(zāi)害和類似緊急情況下的預(yù)警減災(zāi)工作的衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)的使用”的修改建議書ITU-R S.1001-2。

在該建議書中，對于2006年公布的建議書進(jìn)行了修改,刪除了原來的附件1所列衛(wèi)星通信系統(tǒng)的內(nèi)容,改為以建議使用頻率為主。原建議書附件1中的衛(wèi)星系統(tǒng)部分被進(jìn)一步修改、補充并轉(zhuǎn)移，生成了新報告書ITU-R S.2151。此外，與之相關(guān)的決議，如決議ITU-R 53(RA-07)、 55(RA-07)、644(WRC-07)、646(WRC-03)、647(WRC-07)等都引入到這個修改建議書ITU-R S.1001-2內(nèi)。修改后的建議書ITU-R S.1001-2，主要將為應(yīng)急和減災(zāi)應(yīng)用使用的全球和/或區(qū)域系統(tǒng)的頻段范圍列了出來，如表1所示：

對于上表，建議書中注明：將來其它的衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)頻段也有可能被使用到。并指出“鼓勵主管部門在自然災(zāi)害和突發(fā)事件中，應(yīng)考慮使用”上表所列的“全球和/或區(qū)域頻段”。這一修改充分體現(xiàn)了對WRC-07第647號決議的執(zhí)行。

此外，該建議書還指出：

（1）在應(yīng)急減災(zāi)中使用衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)的通信手段需在主管部門間和衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)操作者間預(yù)先計劃，以保證在災(zāi)害發(fā)生時衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)服務(wù)能夠迅速響應(yīng)。

（2）鼓勵衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)操作者繼續(xù)與ITU合作，致力于應(yīng)急減災(zāi)事業(yè)。

（3）當(dāng)計劃在應(yīng)急減災(zāi)及類似緊急事件中使用衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警和救援行動時，應(yīng)該考慮報告書ITU-R S.2151的內(nèi)容。

（4）為了在可靠性和迅速部署方面最佳化系統(tǒng)的性能，要仔細(xì)考慮電信設(shè)備的運輸、安裝和操作的后勤保障。

（5）盡管使用可搬移地球站作為減災(zāi)手段會使預(yù)先進(jìn)行詳細(xì)的協(xié)調(diào)和干擾評估變得不可行，但當(dāng)使用共用頻率時還是應(yīng)該注意這些問題的影響。

上述建議書ITU-R S.1001-2中提到的報告書ITU-R S.2151也是在最近一次在WP4A工作組生成并提交衛(wèi)星業(yè)務(wù)研究組(SG4)討論通過的，題為“采用衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)對自然災(zāi)害和突發(fā)事件的預(yù)警和救援工作的方案和例子”。此報告以原建議書ITU-R S.1001-1附件1為基礎(chǔ)并進(jìn)行補充,提供了如何采用衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)開展預(yù)警和救援的方案，包括需考慮的基本因素,即業(yè)務(wù)要求、信道及物理層要求、網(wǎng)絡(luò)要求、相應(yīng)的地球站，需要的地球站EIRP水平及衛(wèi)星資源，并提供了上述因素的典型參考值及鏈路預(yù)算示例，并且列舉出了一系列應(yīng)用范例，旨在在構(gòu)建應(yīng)急減災(zāi)通信系統(tǒng)時能夠作為技術(shù)指南參考使用。此次還特別增加了來自日本的采用衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)對地震災(zāi)害的例子。該報告書還將根據(jù)各國的研究進(jìn)展和使用情況不斷進(jìn)行更新。

我國也是自然災(zāi)害頻繁發(fā)生的國家，對于應(yīng)急減災(zāi)通信系統(tǒng)的構(gòu)建，近年來也特別受到國家的重視，但在系統(tǒng)計劃、組成、應(yīng)用層面，目前與發(fā)達(dá)國家還存在一定的差距。上述報告書，可以給我們提供一個很好的借鑒，以促進(jìn)我國衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)在應(yīng)急減災(zāi)方面發(fā)揮更大的作用。

此外，與之相關(guān)的現(xiàn)有建議書還有ITU-R BT.1774-1 ，衛(wèi)星和地面廣播基礎(chǔ)設(shè)施在公眾預(yù)警減災(zāi)中的應(yīng)用，同樣等可以關(guān)注借鑒。

二 衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)

與衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)相同，根據(jù)WRC-07第647號決議，衛(wèi)星業(yè)務(wù)研究組下設(shè)的專門研究衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)相關(guān)內(nèi)容的工作組WP4C也同期完成了衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)在遇險救災(zāi)及響應(yīng)中使用的相關(guān)建議書及報告書，并于2010年1月通過并公布，它們分別為建議書ITU-R M.1854及報告書ITU-R M.2149。

其中，建議書ITU-R M.1854的主要內(nèi)容仍以使用頻率為要點，即：建議各國政府在本國計劃中考慮下表所列的全球或區(qū)域用于遇險救災(zāi)使用的頻率或頻段，建議ITU在執(zhí)行決議647（WRC-07）時考慮此信息。

表1 “ITU-R S.1001-2”中所列衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)對于應(yīng)急和減災(zāi)應(yīng)用使用的全球和/或區(qū)域系統(tǒng)的頻段范圍

此外，該建議書還提出：

1）建議各衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)系統(tǒng)運營商考慮采用ITU-T X.1303號建議書有關(guān)通用預(yù)警協(xié)議，跟蹤有關(guān)發(fā)展演進(jìn)；

2）建議各國政府與MSS系統(tǒng)操作者或服務(wù)提供商提前安排計劃有關(guān)遇險救災(zāi)通信事宜，以便在緊急時刻系統(tǒng)可用；

3）建議MSS系統(tǒng)操作者跟進(jìn)ITU有關(guān)遇險救災(zāi)相關(guān)研究。

如上，可以看出，不同于衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)的建議書ITU-R S.1001-2, 在此建議書中除列出了衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)在應(yīng)急使用時的具體頻段，還把其相應(yīng)的商業(yè)系統(tǒng)名稱列在建議里。

眾所周知，在L、S頻段里，衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)的可用頻率資源十分有限，且兼容條件比常規(guī)衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)要嚴(yán)格得多。如對于靜止衛(wèi)星而言，軌道間隔要大于幾十度才可滿足同頻系統(tǒng)的兼容要求。所以在同頻情況下，基本上在某個區(qū)域上空只能存在一個系統(tǒng)。所以寫在該建議書中的這些系統(tǒng)，在另一方面也昭示著其應(yīng)用的協(xié)調(diào)地位高于后來者，同時對于其商業(yè)推廣也會起到助力作用。雖然目前我國還沒有能夠納入該表的MSS系統(tǒng)，但可用于應(yīng)急減災(zāi)的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的項目研究、啟動和實施正在進(jìn)行，這將有望填補我國在該領(lǐng)域的空白。

考慮到2012年世界無線電通信大會（WRC-12）的第1.25項議題專門研究為衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)尋找新的頻率劃分等因素，將來用于衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)系統(tǒng)的頻段不僅限于目前的這些系統(tǒng)，我國代表在工作組會議討論中提出，在本建議書中不限定表中所列系統(tǒng)和頻段的建議，即在表中增加“今后可能有新的衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)系統(tǒng)和使用頻段”的注釋，該建議最終為會議接受，寫入建議書。

與新建議書ITU-R M.1854配合、同時公布的報告書ITU_R M. 2149“衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)系統(tǒng)在減災(zāi)和類似應(yīng)急情況下的應(yīng)用和實例”主要描述了衛(wèi)星移動系統(tǒng)如何在減災(zāi)應(yīng)急情況下工作，以及目前和未來可以用于減災(zāi)應(yīng)急情況下使用的衛(wèi)星移動系統(tǒng)的介紹。

報告書首先分析了衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)系統(tǒng)衛(wèi)星傾斜軌道與全球覆蓋的關(guān)系，對于低軌衛(wèi)星系統(tǒng)，軌道傾角越高，將更有利于衛(wèi)星對高緯度地區(qū)（如南、北極區(qū)）的覆蓋，這或許能夠彌補衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)在這方面的不足。

此外，對于衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)的通信組網(wǎng)方式，報告書中歸納為兩種，一種為“彎管”式，完成區(qū)域覆蓋，類似于用靜止衛(wèi)星開展衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)。另一種為“空中網(wǎng)絡(luò)”，即通過星間鏈路實現(xiàn)中繼傳輸，如Iridium的低軌衛(wèi)星星座結(jié)構(gòu)，可提供全球范圍的減災(zāi)應(yīng)急通信。同時，報告書指出，在實現(xiàn)通信的連接方式上，衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)可以直接構(gòu)建全球通信網(wǎng)或通過本地網(wǎng)與全球網(wǎng)絡(luò)連接。對于上述方式的原理報告書中也有詳細(xì)的闡述。報告最后還分別介紹了Iridium、Globalstar、Inmarsat、Thuraya、SkyTerra、Terrestar、DBSD North America 和AceS等實際系統(tǒng)的情況，內(nèi)容包括系統(tǒng)組成、組網(wǎng)方式、覆蓋區(qū)、使用設(shè)備參數(shù)和性能介紹等。上述MSS的系統(tǒng)情況在此不作冗述，但詳細(xì)研究該報告書中的內(nèi)容，有利于我們有計劃、有針對性地選擇用于應(yīng)急減災(zāi)情況的通信系統(tǒng)，同樣為發(fā)展我國的衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)起到借鑒作用。以上，簡要介紹了近期國際電聯(lián)無線通信部門衛(wèi)星業(yè)務(wù)研究組對衛(wèi)星通信在應(yīng)急減災(zāi)中應(yīng)用的研究進(jìn)展和成果。這些新建議書、報告書的提出是經(jīng)過國際電聯(lián)無線通信部門相關(guān)工作組幾年研究、會議討論、醞釀的結(jié)果，但仍將隨著技術(shù)的演進(jìn)和應(yīng)用的發(fā)展不斷修改、更新和補充。國際電聯(lián)無線通信部門的建議書類似于標(biāo)準(zhǔn)部門的標(biāo)準(zhǔn)，是各國實際應(yīng)用的重要參照指標(biāo)。能夠納入其中的系統(tǒng)和參數(shù)，代表了世界范圍的認(rèn)可和一定的國際權(quán)威性。希望隨著我國衛(wèi)星業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展和強大，在密切跟蹤、參與國際電聯(lián)研究組研究工作的同時，能夠不斷提出我國自主研究的成果，更加深入?yún)⑴c到國際電聯(lián)無線部門“標(biāo)準(zhǔn)”制定的過程中去。

表2 “ITU-R M.1854”中所列衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)的全球或區(qū)域用于遇險救災(zāi)使用的頻率或頻段

1. Resolution ITU-R S.1001-2: Use of systems in the fixedsatellite service in the event of natural disasters and similar emergencies for warning and relief operations

2. Report ITU-R S.2151: Use and examples of systems in the fixed-satellite service in the event of natural disasters and similar emergencies for warning and relief operations

3. Resolution ITU-R M.1854: Use of mobile-satellite service in disaster response and relief

4. Report ITU-R M.2149: Use and examples of mobile-satellite service systems for relief operation in the event of natural disasters and similar emergencies