銥星系統(tǒng)及其加入GMDSS后對航運企業(yè)的影響

柳邦聲

摘 ?要：航行安全、通信與搜救分委會第4次會議（NCSR4）于2017年3月6日到3月10日在倫敦召開，會議議題之一就是回顧“SOLAS” 第四章及其附錄，以容納新的移動衛(wèi)星系統(tǒng)，銥星系統(tǒng)作為最有可能納入M-GMDSS的衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)引起我們的關(guān)注。本文介紹了銥星系統(tǒng)加入GMDSS的進程以及銥星通信系統(tǒng)的組成和特點，銥星通信系統(tǒng)加入GMDSS后對于企業(yè)的影響，期望對讀者有所啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：GMDSS;銥星系統(tǒng);SOLAS;IMO;NCSR

銥星系統(tǒng)，又稱銥星計劃，是美國摩托羅拉公司1988年推出的第一代真正依靠衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供聯(lián)絡(luò)的全球個人通信方式，旨在突破現(xiàn)有基于地面的蜂窩無線通信的局限，通過太空向任何地區(qū)、任何人提供語音、數(shù)據(jù)、傳真及尋呼信息。

1 銥星系統(tǒng)加入GMDSS的進程

銥星系統(tǒng)加入GMDSS的進程源于GMDSS現(xiàn)代化，國際海事組織（IMO）主導(dǎo)了GMDSS復(fù)審及現(xiàn)代化的研究。在2009年第86次海安會上核準(zhǔn)了“關(guān)于開展對GMDSS要素和程序”復(fù)審問題，2012年，COMSAR第16次會議確定了GMDSS復(fù)審和現(xiàn)代化的任務(wù)范圍，同年海上安全委員會（MSC）第90次會議正式批準(zhǔn)并啟動了“GMDSS復(fù)審與現(xiàn)代化”項目，項目包括高級復(fù)審、詳細(xì)復(fù)審和現(xiàn)代化計劃三部分內(nèi)容。高級復(fù)審?fù)瓿珊?，其中一項?nèi)容就是把“Inmarsat”修改為“認(rèn)可的移動衛(wèi)星通信服務(wù)”，就目前來說，能夠提供真正全球衛(wèi)星移動通信服務(wù)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)只有美國的銥星系統(tǒng)，所以GMDSS高級復(fù)審為銥星系統(tǒng)進入GMDSS系統(tǒng)打開了一扇門。2018年，IMO海上安全委員會第99屆會議（MSC99）通過了SOLAS公約修正案，其中內(nèi)容之一就是在SOLAS第IV章中納入“認(rèn)可的移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)”的定義，相應(yīng)將各條以及附錄證書中有關(guān)術(shù)語“Inmarsat”都修訂為“經(jīng)認(rèn)可的移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)”。這位、為銥星系統(tǒng)進入GMDSS又向前邁進了一大步。2018年2月，在NCSR 5次會議上，關(guān)于銥星在GMDSS使用認(rèn)可方面相關(guān)國家的參會代表發(fā)生爭議，一些國家認(rèn)為銥星系統(tǒng)基本滿足A.1001（25）決議，可以將其納入GMDSS中;但有些國家認(rèn)為銥星系統(tǒng)在系統(tǒng)備份、頻率干擾、終端產(chǎn)品認(rèn)可、星座布局、可用性所使用的計算公式等方面存在問題，不支持其認(rèn)可。2019年2月，在NCSR 6次會議上，關(guān)于船舶地球站，統(tǒng)一使用“recognized mobile satellite service ship earth station”（被認(rèn)可的移動衛(wèi)星業(yè)務(wù)船舶地球站）?？梢灶A(yù)見的是，在將來的GMDSS中，銥星系統(tǒng)最有可能與Inmarsat一起，成為M-GMDSS的一個組成部分。

2 銥星系統(tǒng)

2.1 銥星系統(tǒng)簡介

銥系統(tǒng)（Iridium）是美國摩托羅拉公司（Motorola）于1987年提出的低軌全球個人衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，它與現(xiàn)有通信網(wǎng)結(jié)合，可實現(xiàn)全球數(shù)字化個人通信。

該系統(tǒng)原設(shè)計為77顆小型衛(wèi)星，分別圍繞7個極地圓軌道運行，因衛(wèi)星數(shù)與銥原子的電子數(shù)相同而得名。后來通過研究發(fā)現(xiàn)，6個軌道也可以很好地完成既定的通信任務(wù)，因此改為66顆衛(wèi)星圍繞6個極地圓軌道運行，但仍用原名稱。極地圓軌道高度約780 km，每個軌道平面分布11顆在軌運行衛(wèi)星及1顆備用衛(wèi)星，實際有72顆衛(wèi)星在軌運行。

銥系統(tǒng)衛(wèi)星有星上處理器和星上交換，并且采用星際鏈路（星際電路是銥系統(tǒng)有別于其他衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的一大特點），因而系統(tǒng)的性能極為先進，但同時也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的投資費用。

銥系統(tǒng)市場主要定位于商務(wù)旅行者、海事用戶、航空用戶、緊急援助、邊遠(yuǎn)地區(qū)。銥系統(tǒng)設(shè)計的漫游方案除了解決衛(wèi)星網(wǎng)與地面蜂窩網(wǎng)的漫游外，還解決地面蜂窩網(wǎng)間的跨協(xié)議漫游，這是銥系統(tǒng)有別于其他衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的又一特點。銥系統(tǒng)除了提供話音業(yè)務(wù)外，還提供傳真、數(shù)據(jù)、定位、尋呼等業(yè)務(wù)。

2.2 銥星系統(tǒng)組成

銥系統(tǒng)主要由4部分組成：空間段、系統(tǒng)控制段（SCS）、用戶段、關(guān)口站段（GW）。

① 間段

由分布在6個極地圓軌道面的72顆星（6顆備用星）組成。銥系統(tǒng)星座設(shè)計能保證全球任何地區(qū)在任何時間至少有一顆衛(wèi)星覆蓋。銥系統(tǒng)星座網(wǎng)提供手機到關(guān)口站的接入信令鏈路、關(guān)口站到關(guān)口站的網(wǎng)路信令鏈路、關(guān)口站到系統(tǒng)控制段的管理鏈路。每個衛(wèi)星天線可提供960 條話音信道，每個衛(wèi)星最多能有兩個天線指向一個關(guān)口站，因此每個衛(wèi)星最多能提供1 920條話音信道。銥系統(tǒng)衛(wèi)星可向地面投射48個點波束，以形成48個相同小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)，每個小區(qū)的直徑為 689 km，48個點波束組合起來，可以構(gòu)成直徑為4 700 km的覆蓋區(qū)，銥系統(tǒng)用戶可以看到一顆衛(wèi)星的時間約為10 min。銥系統(tǒng)的衛(wèi)星采用三軸穩(wěn)定，壽命約5年，相鄰平面上衛(wèi)星按相反方向運行。每個衛(wèi)星有4條星際鏈路，一條為前向，一條為反向，另兩條為交叉連接。星際鏈路速率高達 25 Mbps，在L頻段10.5MHz頻帶內(nèi)按FDMA方式劃分為12個頻帶，在此基礎(chǔ)上再利用TDMA結(jié)構(gòu)，其幀長為90 ms，每幀可支持4個50 kbps用戶連接。

② 統(tǒng)控制段（SCS）

SCS是銥系統(tǒng)的控制中心，它提供衛(wèi)星星座的運行、支持和控制，把衛(wèi)星跟蹤數(shù)據(jù)交付給關(guān)口站，利用尋呼終端控制器（MTC）進行終端控制。SCS包括三部分：遙測跟蹤控制（TTAC）、操作支持網(wǎng)（OSN）和控制設(shè)備（CF）。SCS有三方面功能：空間操作、網(wǎng)絡(luò)操作、尋呼終端控制。SCS有兩個外部接口，一個接口到關(guān)口站，另一個接口到衛(wèi)星。

③ 戶段

用戶段指的是使用銥系統(tǒng)業(yè)務(wù)的用戶終端設(shè)備，主要包括手持機（ISU）和尋呼機（MTD）等，將來也可能包括航空終端、太陽能電話單元、邊遠(yuǎn)地區(qū)電話接入單元等。ISU是銥系統(tǒng)移動電話機，包括兩個主要部件：SIM卡及無線電話機，它可向用戶提供話音、數(shù)據(jù)（2.4kbps）、傳真（2.4kbps），為了滿足海事用戶的需求，銥星設(shè)備生產(chǎn)商已經(jīng)開發(fā)出不同型號的銥星船載設(shè)備來滿足航運企業(yè)的需求。