国际电联无线通信部门对卫星通信在应急减灾应用领域的研究进展

文 陈静 中国卫星通信集团公司

近年来在世界范围内如飓风、地震、台风、海啸等重大自然灾害频繁发生，每每给人类正常的生产、生活造成严重的破坏影响。2004年印度洋海啸之后,美国飓风、汶川地震、海地地震这些灾害性事件的先后发生，其突发性和破坏力给全世界敲响了警钟。在全球范围内，应急减灾系统的建立、完善和加强再次得到了各国政府部门及相关国际组织的高度重视，纷纷从政策、资金、技术等各个方面给予了更多的支持、投入和关注。

国际电联无线通信部门（ITU-R）作为联合国框架下主管无线通信相关技术事务和标准制定的国际组织，在应急减灾通信方面作了大量的组织、研究工作。尤其是2007年世界无线电通信大会（WRC-07）形成第647号决议，即应急减灾无线通信的频谱管理指导方针，对促进新研究周期应急减灾通信方面的研究起到了重要的推动作用。ITU-R下设的卫星业务研究组、地面业务研究组、科学业务研究组、广播业务研究组等凭借其各自研究领域的业务特点，分别在灾害事件的预报预测、报警、应急减灾救援等方面展开积极的研究工作，使上述领域的业务在应急减灾应用中充分发挥了其独特的作用。

在上述研究领域中，卫星通信以它独有的覆盖范围广、线路开通不受地理环境和天气条件的影响、灵活迅速等特点，在地面通信屡屡遭到灾害事件的严重破坏和阻断时，其通信仍可保持，不受影响，体现出了在应急减灾通信方面卓越的优势。因此，新研究期开始，在ITU-R卫星业务研究组（ITU-R SG4）的研究活动中，为执行WRC-07第647号决议，应急减灾方面的研究成为重要的研究内容，卫星固定业务和卫星移动业务在应急减灾方面应用的新建议书、报告书及修改建议书纷纷通过研究组会议讨论并公布出台，成为指导各国今后在应急减灾通信中实际应用的重要依据。学习和借鉴这些建议书、报告书的内容，对我国建立和发展自己的应急减灾通信系统具有重要的借鉴意义。

目前卫星业务研究组在应急减灾方面的最新研究进展情况简单介绍如下：

一 卫星固定业务

WRC-07大会之后，在卫星业务研究组（ITU-R SG4）下设的子工作组里，WP4A工作组是专门研究卫星固定业务和卫星广播业务频谱有效利用的。为执行WRC-07第647号决议提出的建议：在自然灾害和突发事件中，各主管部门应考虑全球和/或区域频段的使用,在WP4A工作组会议的研究讨论中,修改了相关建议书的内容，即2010年1月公布的题为“用于在自然灾害和类似紧急情况下的预警减灾工作的卫星固定业务系统的使用”的修改建议书ITU-R S.1001-2。

在该建议书中，对于2006年公布的建议书进行了修改,删除了原来的附件1所列卫星通信系统的内容,改为以建议使用频率为主。原建议书附件1中的卫星系统部分被进一步修改、补充并转移，生成了新报告书ITU-R S.2151。此外，与之相关的决议，如决议ITU-R 53(RA-07)、 55(RA-07)、644(WRC-07)、646(WRC-03)、647(WRC-07)等都引入到这个修改建议书ITU-R S.1001-2内。修改后的建议书ITU-R S.1001-2，主要将为应急和减灾应用使用的全球和/或区域系统的频段范围列了出来，如表1所示：

对于上表，建议书中注明：将来其它的卫星固定业务频段也有可能被使用到。并指出“鼓励主管部门在自然灾害和突发事件中，应考虑使用”上表所列的“全球和/或区域频段”。这一修改充分体现了对WRC-07第647号决议的执行。

此外，该建议书还指出：

（1）在应急减灾中使用卫星固定业务的通信手段需在主管部门间和卫星固定业务操作者间预先计划，以保证在灾害发生时卫星固定业务服务能够迅速响应。

（2）鼓励卫星固定业务操作者继续与ITU合作，致力于应急减灾事业。

（3）当计划在应急减灾及类似紧急事件中使用卫星固定业务系统进行预警和救援行动时，应该考虑报告书ITU-R S.2151的内容。

（4）为了在可靠性和迅速部署方面最佳化系统的性能，要仔细考虑电信设备的运输、安装和操作的后勤保障。

（5）尽管使用可搬移地球站作为减灾手段会使预先进行详细的协调和干扰评估变得不可行，但当使用共用频率时还是应该注意这些问题的影响。

上述建议书ITU-R S.1001-2中提到的报告书ITU-R S.2151也是在最近一次在WP4A工作组生成并提交卫星业务研究组(SG4)讨论通过的，题为“采用卫星固定业务系统应对自然灾害和突发事件的预警和救援工作的方案和例子”。此报告以原建议书ITU-R S.1001-1附件1为基础并进行补充,提供了如何采用卫星固定业务系统开展预警和救援的方案，包括需考虑的基本因素,即业务要求、信道及物理层要求、网络要求、相应的地球站，需要的地球站EIRP水平及卫星资源，并提供了上述因素的典型参考值及链路预算示例，并且列举出了一系列应用范例，旨在在构建应急减灾通信系统时能够作为技术指南参考使用。此次还特别增加了来自日本的采用卫星固定业务系统应对地震灾害的例子。该报告书还将根据各国的研究进展和使用情况不断进行更新。

我国也是自然灾害频繁发生的国家，对于应急减灾通信系统的构建，近年来也特别受到国家的重视，但在系统计划、组成、应用层面，目前与发达国家还存在一定的差距。上述报告书，可以给我们提供一个很好的借鉴，以促进我国卫星固定业务在应急减灾方面发挥更大的作用。

此外，与之相关的现有建议书还有ITU-R BT.1774-1 ，卫星和地面广播基础设施在公众预警减灾中的应用，同样等可以关注借鉴。

二 卫星移动业务

与卫星固定业务相同，根据WRC-07第647号决议，卫星业务研究组下设的专门研究卫星移动业务相关内容的工作组WP4C也同期完成了卫星移动业务在遇险救灾及响应中使用的相关建议书及报告书，并于2010年1月通过并公布，它们分别为建议书ITU-R M.1854及报告书ITU-R M.2149。

其中，建议书ITU-R M.1854的主要内容仍以使用频率为要点，即：建议各国政府在本国计划中考虑下表所列的全球或区域用于遇险救灾使用的频率或频段，建议ITU在执行决议647（WRC-07）时考虑此信息。

表1 “ITU-R S.1001-2”中所列卫星固定业务对于应急和减灾应用使用的全球和/或区域系统的频段范围

此外，该建议书还提出：

1）建议各卫星移动业务系统运营商考虑采用ITU-T X.1303号建议书有关通用预警协议，跟踪有关发展演进；

2）建议各国政府与MSS系统操作者或服务提供商提前安排计划有关遇险救灾通信事宜，以便在紧急时刻系统可用；

3）建议MSS系统操作者跟进ITU有关遇险救灾相关研究。

如上，可以看出，不同于卫星固定业务的建议书ITU-R S.1001-2, 在此建议书中除列出了卫星移动业务在应急使用时的具体频段，还把其相应的商业系统名称列在建议里。

众所周知，在L、S频段里，卫星移动业务的可用频率资源十分有限，且兼容条件比常规卫星固定业务要严格得多。如对于静止卫星而言，轨道间隔要大于几十度才可满足同频系统的兼容要求。所以在同频情况下，基本上在某个区域上空只能存在一个系统。所以写在该建议书中的这些系统，在另一方面也昭示着其应用的协调地位高于后来者，同时对于其商业推广也会起到助力作用。虽然目前我国还没有能够纳入该表的MSS系统，但可用于应急减灾的卫星移动通信系统的项目研究、启动和实施正在进行，这将有望填补我国在该领域的空白。

考虑到2012年世界无线电通信大会（WRC-12）的第1.25项议题专门研究为卫星移动业务寻找新的频率划分等因素，将来用于卫星移动业务系统的频段不仅限于目前的这些系统，我国代表在工作组会议讨论中提出，在本建议书中不限定表中所列系统和频段的建议，即在表中增加“今后可能有新的卫星移动业务系统和使用频段”的注释，该建议最终为会议接受，写入建议书。

与新建议书ITU-R M.1854配合、同时公布的报告书ITU_R M. 2149“卫星移动业务系统在减灾和类似应急情况下的应用和实例”主要描述了卫星移动系统如何在减灾应急情况下工作，以及目前和未来可以用于减灾应急情况下使用的卫星移动系统的介绍。

报告书首先分析了卫星移动业务系统卫星倾斜轨道与全球覆盖的关系，对于低轨卫星系统，轨道倾角越高，将更有利于卫星对高纬度地区（如南、北极区）的覆盖，这或许能够弥补卫星固定业务在这方面的不足。

此外，对于卫星移动业务的通信组网方式，报告书中归纳为两种，一种为“弯管”式，完成区域覆盖，类似于用静止卫星开展卫星移动业务。另一种为“空中网络”，即通过星间链路实现中继传输，如Iridium的低轨卫星星座结构，可提供全球范围的减灾应急通信。同时，报告书指出，在实现通信的连接方式上，卫星移动通信系统可以直接构建全球通信网或通过本地网与全球网络连接。对于上述方式的原理报告书中也有详细的阐述。报告最后还分别介绍了Iridium、Globalstar、Inmarsat、Thuraya、SkyTerra、Terrestar、DBSD North America 和AceS等实际系统的情况，内容包括系统组成、组网方式、覆盖区、使用设备参数和性能介绍等。上述MSS的系统情况在此不作冗述，但详细研究该报告书中的内容，有利于我们有计划、有针对性地选择用于应急减灾情况的通信系统，同样为发展我国的卫星移动通信系统起到借鉴作用。以上，简要介绍了近期国际电联无线通信部门卫星业务研究组对卫星通信在应急减灾中应用的研究进展和成果。这些新建议书、报告书的提出是经过国际电联无线通信部门相关工作组几年研究、会议讨论、酝酿的结果，但仍将随着技术的演进和应用的发展不断修改、更新和补充。国际电联无线通信部门的建议书类似于标准部门的标准，是各国实际应用的重要参照指标。能够纳入其中的系统和参数，代表了世界范围的认可和一定的国际权威性。希望随着我国卫星业务的不断发展和强大，在密切跟踪、参与国际电联研究组研究工作的同时，能够不断提出我国自主研究的成果，更加深入参与到国际电联无线部门“标准”制定的过程中去。

表2 “ITU-R M.1854”中所列卫星移动业务的全球或区域用于遇险救灾使用的频率或频段

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