浅谈北斗短报文功能与铱星的频率之争——民航局下发《民用航空低空空域监视技术应用指导意见》有感

+ 谢鹰

浅谈北斗短报文功能与铱星的频率之争
——民航局下发《民用航空低空空域监视技术应用指导意见》有感

+ 谢鹰

2017年4月18日，民航局正式下发《民用航空低空空域监视技术应用指导意见(试行)》，《意见》明确指出，其总体目标是，到2020年，构建以北斗定位信息为核心，兼容各种监视技术的低空空域监视技术服务保障体系，大部分低空空域运行的通用航空器与无人驾驶航空器实现北斗卫星导航系统定位，实现全国低空空域监视数据统一管理，为低空飞行服务保障体系提供航空器监视信息。《意见》明确指出将北斗短报文（RDSS）功能应用于通航飞机的监视技术。

本文将详细介绍一下北斗短报文（RDSS）和铱星的那些事，也顺便聊聊这两个系统的频率冲突。

一、北斗短报文功能（RDSS）

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成。空间段包括5颗静止轨道卫星（分别定点于东经58.75度、80度、110.5度、140度和160度）和30颗非静止轨道卫星；地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站；用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。其中，空间段的5颗静止轨道卫星具有RDSS短报文通信功能。目前，此功能的覆盖范围是北纬5°—55°，东经70°—140°之间的地区，上大下小，最宽处在北纬35°左右。在此范围内，全天候为用户提供短报文通信服务，且无任何通信盲区。

与其他卫星导航系统相比，北斗一个最具特色的优势正是它的短报文通信功能。GPS可以确定自己的位置，但不能把自己的信息传达出去，而北斗系统通过独有的短信功能，可以向有关方面传达信息。比如在飞机飞行过程中，通过这一功能，飞机不仅知道自己的位置，还能不依赖其他通信系统独立地向地面中心报告自己的位置、速度和时间等数值。由于RDSS的这个功能特点，目前已在多个领域得到广泛应用，发挥着重要的作用，主要包括：导弹、军用飞机、直升飞机、船舶和汽车等。

北斗短报文通信具有以下的特点：

● 保密性好：自主知识产权，可进行信源加密；

● 覆盖范围大：5颗星工作，覆盖中国全境及周边；

● 设备要求低：平板天线，发射功率低、设备价格低；

● 同时兼容导航功能；

● 主要提供数据通信服务；

● 使用费用低：北斗终端1000元/年；

● 组网方便：以指挥型用户机为核心，可以快速组成一对多（100~10000）通信网络。

目前，飞机的标准配置是GPS导航定位。GPS无法独立地向地面中心报告自己的位置，而北斗则具有独立的双向通信功能，机载北斗终端可以自动、定时、独立地通过北斗卫星系统，向地面指挥中心发出位置和时间信息，地面指挥中心可以监控飞行数据，发现飞机偏航则提前发出预警处置，这将有效解决飞机及空域监视监控的问题。

二、铱星系统

铱星系统是美国摩托罗拉公司设计的全球移动通信系统。它的天上部分是运行在7条轨道上的卫星，每条轨道上均匀分布着11颗卫星，组成一个完整的星座。它们就像化学元素铱(Ir)原子核外的77个电子围绕其运转一样，因此被命名为铱星。后来经过计算证实，6条轨道就够了，于是，卫星总数减少到66颗，但人们仍习惯称之为铱星。

铱星通过南北极运行在780千米的轨道上，每条轨道上除布星11颗外，还多布1至2颗作为备用。这些卫星可以覆盖全球，用户用手持话机直接接通卫星就可以进行全球范围内的通话了，而无需用到几米直径的抛物面天线。美国的"德尔塔2型"火箭，俄罗斯的"质子k型"火箭和中国的"长征2号丙改进型"火箭分别承担了铱星的发射任务。1998年5月，布星任务全部完成，11月1日，铱星正式开通了全球通信业务。

然而，如此高的“科技含量”却好景不长，价格不菲的“铱星”通讯在市场上遭受到了冷遇，用户最多时才5.5万，而据估算它必须发展到50万用户才能赢利。由于巨大的研发费用和系统建设费用，铱星背上了沉重的债务负担，整个铱星系统耗资达50多亿美元，每年光系统的维护费就要几亿美元。2000年3月18日， 铱星背负40多亿美元债务正式破产。昨夜星光灿烂，而今化做一道美丽的流星。

铱星计划是一个空前的创新构想。从失败的原由来看：

一、引入市场的前导期过长，失去了市场机会（上世纪90年代初，国内购买一台手机的成本是4万元人民币，卫星电话相较之下是有竞争力的）；

二、替代性不强，到1998年铱星正式开通服务时，地面移动通信的手机价格、款式和区域覆盖程度已经非常成熟，铱星移动手机的优势不是十分明显；

三、科技蛙跳现象，铱星系统的科技过于先进，以致相关周边产业因技术尚未成熟而无法支援，出现手机生产数量不足，导致产生手机缺乏和价格昂贵；

四、由于成本和时间的超支，项目运行不佳，不能给投资人树立信心，不能吸引新的投资资金来不断调整其目标市场和提高系统的运营手段，最终造成铱星计划的失败。

天上66颗卫星并未因为铱星公司破产而停止运转，如何解决这66颗卫星的销毁问题？一些联邦政府官员已经习惯了铱星全球覆盖的便利性，不愿让铱星公司自毁卫星，这就让铱星有了东山再起的可能。

一个挽救铱星命运的人物登场，科卢西向摩托罗拉公司等债权人出价2500万美元收购这些卫星。随后科卢西狠抓成本——使通话费用从7-13美元/分钟降低到1.5美元/分钟，服务费调到10美分/分钟，手机终端从3000美元降到1300美元。在科卢西的细心经营下，到2004年7月，铱星公司就扭亏为盈了。铱星也在波音等飞机主机厂支持下，挺进航空领域，成为ICAO(国际民航组织)推荐可应用于驾驶舱的卫星通信系统。

铱星虽然在美国获得新生，但由于铱星系统一直未按中国电信管理条例要求，在中国设置落地台站，未申请频率并获批准……铱星系统在中国的使用一直未获得合法地位，只是在应急救灾、探险救援等方面被允许使用。

三、北斗与铱星频率冲突

既然铱星在中国未申请频率批准，中国在发展自己的北斗导航系统时，就可以使用1.6G这段宝贵的黄金频率。具体来说，北斗短报文使用的上行频率与铱星（1616-1626.5MHz）频率存在部分重合，这为后来二者的频率冲突埋下了祸根。

北斗系统使用的频率在国际电联成功登记，但仅卫星导航业务使用的频率完成全球协调工作，可在全球范围内正常使用。按照国际频率使用及协调原则，短报文使用的卫星通信业务频率（上行：1610-1626.5MHz，下行：2483.5-2500MHz）因登记时间较晚，其使用优先权低于早期登记的卫星通信系统频率（如铱星系统等），虽然频率兼容和协调工作正在进行，但目前尚未与优先权较高的卫星通信系统完成国际频率协调。因此，北斗短报文的国际使用将不得对这些优先权较高的卫星通信系统造成干扰，并需要承受对方的干扰，也即北斗短报文功能目前仅可在我国范围内受到保护并使用。这是北斗短报文功能需要面对的国际频率协调问题。

目前北斗系统仅在我国及亚太地区应用，真正实现全球覆盖，仍有很长的路要走，除系统建设外，频率协调与落地站建设都是横亘在北斗全球覆盖路上的一道道坎。

四、小结

频率资源是国家宝贵的战略资源，在国际上需遵循ITU框架下的相关规则，但在区域、国家层面也要得到相关国家的认可。

铱星系统作为一个全球通信系统，一直未按我国电信管理条例、无线电管理条例要求，在我国设立地面卫星台站和进行频率协调，在我国一直未获得合法地位。在铱星破产期间，中国启动北斗系统建设，选择了这段与铱星频率重合的黄金频率，并同步向ITU进行申请报备。因此北斗短报文功能使用频率与铱星通信系统同频，但在国际电联重合频率部分属于次要业务，二者产生干扰时北斗短报文要让位于铱星系统。但鉴于铱星在我国未获得合法使用地位，所以在我国地域及空域使用北斗短报文功能拥有合法权利。

综上所述，可见频率资源之争势必成为未来全球卫星系统争夺的焦点，再好的系统没有应用的推动，终将很难立足。笔者欣喜地看到民航局在通用航空领域推动北斗应用，势必为未来北斗进入民航领域，走向全世界打下坚实的基础。