GMDSS衛(wèi)星通信發(fā)展及形勢(shì)分析

文|劉法龍 中國(guó)交通通信信息中心

一、背景

1.GMDSS定義

全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)（Global Maritime Distress and Safety System，GMDSS）是在國(guó)際海事組織（IMO）框架體系下，基于各成員國(guó)一致認(rèn)可所建立的保障海上人命與財(cái)產(chǎn)安全的系統(tǒng)，其內(nèi)容包括但不限于安全相關(guān)的操作流程、船舶設(shè)備配備要求和海上通信協(xié)議等，主要用于實(shí)現(xiàn)船舶遇險(xiǎn)告警、搜救與協(xié)調(diào)、定位、海上安全信息（MSI）廣播以及駕駛臺(tái)對(duì)駕駛臺(tái)通信等功能。

GMDSS于1988年由IMO審議通過(guò)，并于1992年生效。從系統(tǒng)組成的角度來(lái)說(shuō)，GMDSS包括衛(wèi)星通信系統(tǒng)、搜救衛(wèi)星系統(tǒng)、地面選擇性呼叫系統(tǒng)和海上安全信息播發(fā)系統(tǒng)，詳見(jiàn)圖1。目前IMO正在對(duì)GMDSS進(jìn)行現(xiàn)代化，以引入更先進(jìn)的信息化和數(shù)字化通信系統(tǒng)和技術(shù)，進(jìn)一步增強(qiáng)海上安全。

2.GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)

海洋覆蓋面積廣闊，島嶼、礁石分布不均，且受到潮水、海上天氣等多重因素影響，無(wú)法像在陸地上一樣密集且有規(guī)劃性地進(jìn)行基站建設(shè)、線路部署和設(shè)備更新。因此，相較于陸地通信系統(tǒng)從2G、3G、4G到5G的飛速發(fā)展，海上通信系統(tǒng)技術(shù)落后且發(fā)展緩慢。衛(wèi)星通信依托搭載在衛(wèi)星上的通信載荷，以及建設(shè)在陸地上的地面接續(xù)系統(tǒng)，可為衛(wèi)星覆蓋范圍內(nèi)的用戶提供多向（岸-船、船-岸和船-船）通信服務(wù)。

當(dāng)船舶在遠(yuǎn)離陸地的海域航行時(shí)，地面通信系統(tǒng)和海岸電臺(tái)通信服務(wù)均不可用，衛(wèi)星通信是唯一可用的通信手段，具備遇險(xiǎn)告警和求救功能尤為關(guān)鍵。因此，IMO發(fā)布的《國(guó)際海上人命安全公約》（以下稱為SOLAS公約）對(duì)于在不同海區(qū)航行的船舶應(yīng)配備的無(wú)線電設(shè)備進(jìn)行了特別規(guī)定，尤其是在地面通信系統(tǒng)和海岸電臺(tái)無(wú)法覆蓋到的海區(qū)進(jìn)行國(guó)際航行的船舶和300總噸以上的貨船（SOLAS公約船），必須配備經(jīng)認(rèn)可的GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)備，以確保無(wú)論船舶航行在任何區(qū)域，都具備向附近船舶和岸端相關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)送遇險(xiǎn)告警和尋求救援的手段。

圖1 GMDSS各組成部分及通信示意圖

二、GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展

近年來(lái)，隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的衛(wèi)星發(fā)射組成新的衛(wèi)星系統(tǒng)，為用戶提供導(dǎo)航、通信和廣播等多元化服務(wù)。由于GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)面向的是全球海事領(lǐng)域且相關(guān)活動(dòng)主要在IMO層面開(kāi)展，以下從IMO框架體系著手，回顧近年來(lái)GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展。

1.IMO關(guān)于GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的規(guī)則和程序

關(guān)于GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)，IMO有兩份重要文件，一是上文所提到的SOLAS公約，二是IMO A.1001（25）決議（以下稱為1001決議）。作為全球范圍內(nèi)適用船舶進(jìn)行航行時(shí)必須遵守的強(qiáng)制性公約，SOLAS公約在其第四章中規(guī)定了船舶無(wú)線電設(shè)備的配備要求，其中特別規(guī)定SOLAS公約船必須配備經(jīng)IMO認(rèn)可的GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的設(shè)備。1001決議則是IMO認(rèn)可衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供GMDSS服務(wù)的依據(jù)，從衛(wèi)星系統(tǒng)組成、運(yùn)行能力、功能與服務(wù)、終端性能等方面提出了詳細(xì)的要求。隨著衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展和海上通信形勢(shì)的變化，IMO也開(kāi)始對(duì)上述規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和修訂。目前GMDSS正處于現(xiàn)代化的過(guò)程中，SOLAS公約第四章的修訂趨近完成，1001決議的修訂也已提上議程，以引入新的GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

程序上，衛(wèi)星通信系統(tǒng)想要加入GMDSS，必須先通過(guò)國(guó)家政府向IMO的海上安全委員會(huì)（MSC）提交正式申請(qǐng)。MSC審議通過(guò)后，授權(quán)下設(shè)的航行安全、通信與搜救分委會(huì)（NCSR）開(kāi)展技術(shù)和操作評(píng)估，并審議評(píng)估報(bào)告，從而決定是否滿足相關(guān)要求。NCSR審議通過(guò)后，再提交至下一次MSC會(huì)議審議，最終以發(fā)布MSC決議案的形式，正式認(rèn)可該衛(wèi)星系統(tǒng)加入GMDSS。在正式開(kāi)始提供GMDSS服務(wù)后，GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)還將長(zhǎng)期接受國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星組織（IMSO）的監(jiān)管，以確保其持續(xù)提供可靠的GMDSS服務(wù)。

2.國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)

國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)（Inmarsat）是在地球同步軌道（GEO）上運(yùn)行的衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)，通過(guò)其多個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)提供報(bào)文、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和廣播服務(wù)，其服務(wù)范圍可覆蓋全球除兩極地區(qū)外的所有區(qū)域。目前，Inmarsat系統(tǒng)的第3代星座（I3）已經(jīng)接近退役（僅剩1顆衛(wèi)星提供服務(wù)，其余衛(wèi)星轉(zhuǎn)為在軌備份衛(wèi)星），主要業(yè)務(wù)由第4代星座（I4）和第5代星座（I5）承載，第6代星座（I6）也已經(jīng)在部署中。Inmarsat自1982年開(kāi)始提供全球海事衛(wèi)星服務(wù)，在引入并實(shí)施GMDSS以來(lái)即作為GMDSS衛(wèi)星通信服務(wù)提供方，為全球海事用戶提供海上遇險(xiǎn)與安全通信。由于SOLAS公約規(guī)定適用船舶必須配備GMDSS終端，因此Inmarsat在海上衛(wèi)星通信領(lǐng)域一直處于壟斷地位。

Inmarsat提供GMDSS服務(wù)的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)包括Inmarsat-A、Inmarsat-B、Inmarsat-C和Inmarsat-F/77。Inmarsat-A系統(tǒng)于1982年開(kāi)始提供服務(wù)，已于2007年12月31日正式終止服務(wù)。Inmarsat-B系統(tǒng)于2016年12月30日正式終止服務(wù)。隨著I3停止服役，Inmarsat-F/77和Inmarsat-C系統(tǒng)現(xiàn)已全部切換至I4上運(yùn)行。根據(jù)國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星公司（INMARSAT）向IMO公布的信息，Inmarsat-F/77系統(tǒng)將于2020年12月1日終止服務(wù)。由于Inmarsat-C系統(tǒng)的安全網(wǎng)（SafetyNet）業(yè)務(wù)為目前唯一通過(guò)衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行海上安全信息（MSI）廣播的系統(tǒng)，預(yù)計(jì)Inmarsat-C系統(tǒng)短期內(nèi)不會(huì)終止服務(wù)。

除上述傳統(tǒng)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，在2018年5月召開(kāi)的IMO第99屆MSC會(huì)議上，基于Inmarsat I4的數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)——船隊(duì)寬帶（FBB）海上安全數(shù)據(jù)服務(wù)（MSDS）也正式被認(rèn)可納入GMDSS。相比較于Inmarsat-F/77無(wú)法進(jìn)行MSI廣播，Inmarsat-C只能提供報(bào)文通信和廣播，MSDS集傳統(tǒng)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的服務(wù)和功能于一身，可以更優(yōu)的話音質(zhì)量和更高的網(wǎng)絡(luò)速率，全面實(shí)現(xiàn)遇險(xiǎn)、緊急、安全、一般通信和MSI廣播。目前，Inmarsat GMDSS服務(wù)體系如圖2所示。

圖2 Inmarsat GMDSS服務(wù)體系

3.銥星系統(tǒng)

銥星系統(tǒng)（Iridium）為美國(guó)銥星公司（IRIDIUM）運(yùn)營(yíng)的全球移動(dòng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，類似Inmarsat系統(tǒng)，銥星系統(tǒng)也可以提供報(bào)文、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和廣播服務(wù)，其服務(wù)范圍甚至覆蓋兩極地區(qū)，是真正意義上的全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)。銥星系統(tǒng)通過(guò)分布在6個(gè)軌道面的總計(jì)66顆低地球軌道（LEO）衛(wèi)星組成的星座提供通信服務(wù)。星座部署有星間鏈路，每顆衛(wèi)星可與同一軌道面內(nèi)的2顆衛(wèi)星及相鄰2個(gè)軌道面的1顆衛(wèi)星連接，即每顆衛(wèi)星可通過(guò)4條星間鏈路完成與星座內(nèi)所有衛(wèi)星間的數(shù)據(jù)傳輸，因而無(wú)需在世界各地部署建設(shè)地面接續(xù)站。2019年1月，“下一代銥星”（Iridium Next）衛(wèi)星星座中的最后10顆衛(wèi)星發(fā)射上天，正式完成全新星座系統(tǒng)的部署?！跋乱淮炐恰毙亲梢酝瑯咏Y(jié)構(gòu)分布的66顆在軌工作衛(wèi)星、9顆在軌備用衛(wèi)星和6顆地面?zhèn)溆眯l(wèi)星組成。

與Inmarsat主要服務(wù)海事用戶、逐步開(kāi)發(fā)陸地和航空市場(chǎng)不同，作為一個(gè)純商業(yè)服務(wù)系統(tǒng)，銥星系統(tǒng)一開(kāi)始便面向全球的海、陸、空用戶提供服務(wù)。然而近年來(lái)隨著陸地通信系統(tǒng)的擴(kuò)張和發(fā)展，在維持核心的政府業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，銥星系統(tǒng)已逐步將更多目光投向了航空和海事領(lǐng)域。根據(jù)銥星公司披露的數(shù)據(jù)，目前全球范圍內(nèi)共有超過(guò)66萬(wàn)銥星系統(tǒng)用戶，其中海事用戶超過(guò)5萬(wàn)。

為了在Inmarsat壟斷多年的全球海上衛(wèi)星通信領(lǐng)域占得一席之地，銥星系統(tǒng)于2013年6月正式向IMO提出加入GMDSS的申請(qǐng)，旨在參照Inmarsat的模式，通過(guò)成為船舶強(qiáng)制配備的設(shè)備達(dá)到擴(kuò)大市場(chǎng)占有量的目的。對(duì)于現(xiàn)有GMDSS衛(wèi)星通信來(lái)說(shuō)，銥星系統(tǒng)的加入可提供多一種選擇和手段，更重要的是能夠有效補(bǔ)充Inmarsat無(wú)法覆蓋兩極地區(qū)的不足，對(duì)于船舶主要航線在高北緯度地區(qū)的國(guó)家（如俄羅斯、挪威、芬蘭等）是一大利好。盡管已經(jīng)提供服務(wù)近20年，銥星系統(tǒng)在提交申請(qǐng)后，依然經(jīng)過(guò)4年的改進(jìn)完善，2次IMO航行安全、通信與搜救分委會(huì)（NCSR）會(huì)議審議，并在美國(guó)政府政治影響力的幫助下，歷經(jīng)5年的時(shí)間，終于在2018年5月正式被IMO認(rèn)可納入GMDSS，打破了Inmarsat的壟斷地位。由于GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的定位與職責(zé)，銥星系統(tǒng)需與其服務(wù)范圍內(nèi)的海上搜救協(xié)調(diào)中心（MRCC）和MSI提供方等實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，以實(shí)現(xiàn)遇險(xiǎn)告警轉(zhuǎn)發(fā)和MSI廣播等功能。銥星系統(tǒng)至今尚未正式向全球海事用戶提供GMDSS服務(wù)。

4.北斗報(bào)文服務(wù)系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（以下稱為北斗系統(tǒng)）是我國(guó)自主研發(fā)、建設(shè)并獨(dú)立運(yùn)行，集導(dǎo)航與通信功能于一體的衛(wèi)星系統(tǒng)。作為IMO認(rèn)可的四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一（其他三個(gè)分別為美國(guó)的GPS系統(tǒng)、俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)和歐盟的GALILEO系統(tǒng)），北斗系統(tǒng)是唯一兼具通信功能的導(dǎo)航系統(tǒng)。根據(jù)中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室發(fā)布的《北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展報(bào)告3.0》，2020年北斗系統(tǒng)計(jì)劃向全球用戶提供五大公開(kāi)服務(wù)：基本導(dǎo)航服務(wù)、短報(bào)文通信服務(wù)、星基增強(qiáng)服務(wù)、國(guó)際搜救服務(wù)和精密單點(diǎn)定位服務(wù)。北斗報(bào)文服務(wù)系統(tǒng)為我國(guó)目前向國(guó)際海事界和IMO公布的提供短報(bào)文通信服務(wù)的北斗子系統(tǒng)。

北斗報(bào)文服務(wù)系統(tǒng)通過(guò)3顆GEO衛(wèi)星向亞太區(qū)域內(nèi)的用戶提供服務(wù)，在2020年底北斗系統(tǒng)完成全球系統(tǒng)部署后，將可以通過(guò)3顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星和24顆中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星向全球的用戶提供短報(bào)文通信服務(wù)。自2003年開(kāi)始，北斗報(bào)文服務(wù)系統(tǒng)即開(kāi)始為亞太區(qū)域內(nèi)的用戶提供短報(bào)文通信服務(wù)，目前已有超過(guò)50萬(wàn)名用戶，其中海事用戶超過(guò)10萬(wàn)，平均每天活躍的海事用戶超過(guò)8000名，平均每天為中國(guó)及周邊海域的海事用戶傳輸超過(guò)136000條報(bào)文和位置報(bào)告。

為更好地保障“21世紀(jì)海上絲綢之路”，服務(wù)全球海事界，北斗報(bào)文服務(wù)系統(tǒng)將自身定位為“更可靠、更經(jīng)濟(jì)的GMDSS補(bǔ)充手段”，于2018年5月向IMO正式提出加入GMDSS的申請(qǐng)，并經(jīng)MSC審議通過(guò)，進(jìn)入NCSR評(píng)估階段。2019年1月，中國(guó)向NCSR第7次會(huì)議提交《認(rèn)可北斗報(bào)文服務(wù)系統(tǒng)作為GMDSS服務(wù)提供方》的提案，獲得了IMO成員國(guó)的廣泛支持。分委會(huì)經(jīng)過(guò)審議，同意中國(guó)提案中所提建議，正式委托IMSO開(kāi)展北斗報(bào)文服務(wù)系統(tǒng)GMDSS符合性的技術(shù)和操作評(píng)估，北斗報(bào)文服務(wù)系統(tǒng)加入GMDSS又邁出重大一步。

三、未來(lái)GMDSS衛(wèi)星通信形勢(shì)分析

近年衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展使得Inmarsat系統(tǒng)在海上衛(wèi)星通信領(lǐng)域一枝獨(dú)秀的局面不復(fù)存在。銥星系統(tǒng)憑借自身能力和背后美國(guó)政府的強(qiáng)力支持，通過(guò)在IMO體系下加入GMDSS，已成功在海事領(lǐng)域占領(lǐng)了一席之地。如今中國(guó)的北斗報(bào)文服務(wù)系統(tǒng)也宣布入場(chǎng)，并已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。以下從潛在利益、形勢(shì)變化和發(fā)展趨勢(shì)幾方面對(duì)未來(lái)GMDSS衛(wèi)星通信的形勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1.宣稱公益，暗含利益

據(jù)IMO不完全估計(jì)（無(wú)確切數(shù)據(jù)），全球共有SOLAS公約船舶約計(jì)6萬(wàn)條。如上文所述，GMDSS設(shè)備為SOLAS公約船強(qiáng)制配備的設(shè)備，結(jié)合關(guān)于設(shè)備備份的要求，即每條SOLAS公約船至少需安裝2臺(tái)該設(shè)備。根據(jù)IMO關(guān)于GMDSS服務(wù)的收費(fèi)規(guī)定，GMDSS衛(wèi)星通信服務(wù)中的遇險(xiǎn)告警、搜救協(xié)調(diào)、緊急和醫(yī)療救助等通信服務(wù)是完全免費(fèi)的。在此前提下，銥星系統(tǒng)花費(fèi)多年時(shí)間，耗費(fèi)巨大財(cái)力和人力爭(zhēng)取加入GMDSS，主要還是GMDSS衛(wèi)星通信系統(tǒng)背后隱藏的巨大商業(yè)利益。

終端或者其他Inmarsat終端進(jìn)行通信。GMDSS服務(wù)作為公益服務(wù)是免費(fèi)的，但是發(fā)送短信、與家人打電話和上網(wǎng)瀏覽等常規(guī)通信是需要用戶支付通信費(fèi)用的，而衛(wèi)星通信費(fèi)率從來(lái)都不低。在GMDSS公益服務(wù)的背后，是設(shè)備售賣、安裝和維修服務(wù)，報(bào)文、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)等通信服務(wù)的巨大利潤(rùn)。根據(jù)國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星公司披露的2019年前3季度財(cái)務(wù)報(bào)告，截至2019年9月30日，僅海事服務(wù)就為該公司創(chuàng)造了3.835億美元的收入。在銥星系統(tǒng)加入GMDSS之后，Inmarsat系統(tǒng)不再是唯一選擇，有理由相信銥星系統(tǒng)在海事領(lǐng)域的用戶數(shù)和業(yè)務(wù)收入將呈現(xiàn)一定程度的增長(zhǎng)。

2.“鷸蚌”相爭(zhēng)，“漁翁”得利

在銥星系統(tǒng)被IMO認(rèn)可為GMDSS衛(wèi)星服務(wù)提供方后，Inmarsat系統(tǒng)的壟斷地位被打破，在商業(yè)服務(wù)上兩者必將展開(kāi)更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)。這種形勢(shì)對(duì)于作為“漁翁”的海事用戶來(lái)說(shuō)是有利的。自Inmarsat系統(tǒng)提供服務(wù)以來(lái)，其終端價(jià)格和服務(wù)資費(fèi)一直都不親民，銥星的資費(fèi)也是如此。表1為根據(jù)Satphone全球語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)站所提供的信息，對(duì)Inmarsat FBB 500和銥星 GO！業(yè)務(wù)進(jìn)行的相關(guān)費(fèi)用對(duì)比。我國(guó)北斗報(bào)文服務(wù)系統(tǒng)所提供的短報(bào)文通信服務(wù)，目前對(duì)用戶是免費(fèi)的。出于服務(wù)“21世紀(jì)海上絲綢之路”的初衷，即使將來(lái)北斗報(bào)文服務(wù)調(diào)整收費(fèi)策略，也更多是公益保障服務(wù)的性質(zhì)，并非以盈利為主要目的。因此北斗報(bào)文服務(wù)系統(tǒng)加入GMDSS，對(duì)于欠發(fā)達(dá)和發(fā)展中國(guó)家，以及僅需基本GMDSS服務(wù)的海事用戶也是極大的利好。

表1 Inmarsat FBB 500與銥星GO!資費(fèi)對(duì)比

3.多元競(jìng)爭(zhēng)，共謀發(fā)展

在銥星系統(tǒng)加入GMDSS的評(píng)估過(guò)程中，作為評(píng)估方的IMSO發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有1001決議中存在許多不普遍適用的規(guī)定，如只提供了GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算公式，覆蓋范圍和業(yè)務(wù)恢復(fù)的規(guī)定未考慮非GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)等。目前1001決議的修訂已經(jīng)正式啟動(dòng)，以期制定適用于不同衛(wèi)星系統(tǒng)的GMDSS認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)。這一行為無(wú)疑表明了IMO或者海事界對(duì)于更多衛(wèi)星通信系統(tǒng)加入GMDSS所持的開(kāi)放態(tài)度。而被認(rèn)可加入GMDSS并不意味著將永久作為船舶必備的通信手段。IMSO作為IMO委托的GMDSS服務(wù)監(jiān)督方，每年都會(huì)對(duì)GMDSS衛(wèi)星服務(wù)提供方所提供的服務(wù)進(jìn)行監(jiān)督和評(píng)估，并提交報(bào)告供IMO和各成員國(guó)審議?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)將會(huì)有多個(gè)GMDSS衛(wèi)星服務(wù)提供方共存，在為海事界提供更加穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)且可靠服務(wù)的基礎(chǔ)上，相互競(jìng)爭(zhēng)并共謀發(fā)展。

四、結(jié)語(yǔ)

一百多年前泰坦尼克號(hào)沉沒(méi)導(dǎo)致1517人喪生的悲劇，給全球海事界敲了重重的一記警鐘，也推動(dòng)了海上遇險(xiǎn)通信與搜救的發(fā)展。隨著具備更加全面可靠通信手段的GMDSS出現(xiàn)，以及電子航海和GMDSS現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，如今在海上航行時(shí)可以發(fā)短信、打電話甚至看視頻，出現(xiàn)危險(xiǎn)可以立即一鍵發(fā)送告警信息，也可以直接電話聯(lián)系搜救中心，海上航行的舒適性、便利性和安全性都有了極大的提高。在當(dāng)今全球化的大趨勢(shì)下，作為海上重要通信手段和GMDSS不可或缺組成部分的衛(wèi)星通信，將會(huì)在未來(lái)發(fā)揮更加重要的作用。