衛星頻率和軌道資源管理

隨著空間技術的發展和衛星套用的大量增加，衛星頻率資源日益緊張。 各國紛爭衛星頻率/軌道資源全球在軌靜止軌道衛星比例隨著經濟和軍事發展，衛星頻率與地球靜止軌道資源日益成為各國搶占的對象。 中國衛星頻率/軌道資源情況隨著衛星系統的不斷發展，中國的衛星業務和套用也日益廣泛。

概述

人造衛星

全球空間技術經過半個多世紀的發展，已經由最初的為軍事和政府部門服務為主逐漸向為經濟和社會發展服務為主轉變。在這種情況下，衛星套用產業得到了空前的飛速發展，並正成為全球空間產業的主導力量。
衛星頻率和軌道資源是衛星套用產業發展的基本要素，既是全人類所共有、寶貴的自然資源，也是世界各國必爭的一種寶貴的戰略資源，對一個國家的政治、經濟和國防建設具有重要的戰略意義，是世界各國必爭的一種寶貴的戰略資源。世界各國對衛星發展日益重視，對衛星頻率/軌道的需求也日益增長。

衛星頻率和軌道資源使用現狀

衛星頻軌資源供需矛盾突出

衛星頻率主要指無線電頻譜用於空間無線電業務的部分。任何衛星系統的信息感知、信息傳輸以及測控單元，都需要使用電磁頻譜，空間電台安裝在人造地球衛星上，電波在太空與地面之間傳播過程中存在大氣層傳播損耗。
不同的頻段傳播損耗不同，其中在0.3~10GHz頻段間損耗最少，被稱為“無線電視窗”；在30GHz附近頻段損耗相對較小，通常被稱為“半透明無線電視窗”。各類衛星套用也主要使用這些頻段，其他頻段相對損耗較大。因此，衛星電台常用頻段只占無線電頻譜的小部分。
隨著空間技術的發展和衛星套用的大量增加，衛星頻率資源日益緊張。同時，衛星在運行過程中又必須使用外層空間的某個軌道位置，衛星運行的軌道位置有位於赤道上空、距地面高度為35786公里的對地靜止軌道，也有距地面幾百到1000公里左右的低軌道位置和距地面10000公里左右的中軌道位置。不管是對地靜止軌道位置還是其他軌道位置，資源都是有限的。
以對地靜止軌道位置資源為例。一顆靜止衛星可以覆蓋地球表面約40%的區域，且地球站天線容易跟蹤，信號穩定。因此，大多數通信衛星、廣播衛星、氣象衛星都選用靜止軌道位置。
但受天線接收能力限制，同一頻段、覆蓋區域相同或部分重疊的對地靜止衛星只有間隔一定的距離，即從地面看要間隔一定的角度，地球站才能區分開不同衛星的信號實現正常的工作。因此，兩顆衛星之間需要在經度上間隔不小於2度，在整個對地靜止軌道上的同頻段衛星通常不會超過150個，靜止衛星軌道數量已遠不能滿足世界各國的需求。
可以看出，常用的非靜止軌道資源也是有限的。據初步統計，人類發射到空中的各種衛星和太空飛行器已達3萬餘顆，僅在赤道上空的靜止軌道上就運行著300多顆同步靜止軌道衛星。它們被廣泛套用於通信、遙感、偵察和定位等業務，世界各地成千上萬的地球站和車、船載終端，利用衛星進行著各種業務，在經濟、軍事等領域發揮著重要作用，衛星頻率軌道資源供需矛盾日顯突出已成為不爭的事實。

各國紛爭衛星頻率/軌道資源

全球在軌靜止軌道衛星比例

隨著經濟和軍事發展，衛星頻率與地球靜止軌道資源日益成為各國搶占的對象。一些國家和組織出於自己利益的考慮，先占領軌道位置及頻率而後發射衛星。然而許多衛星僅僅是作了書面登記，成為所謂的紙面衛星。
就國際電聯（ITU）登記情況看，地球靜止軌道上C頻段通信衛星已近飽和，Ku頻段通信衛星也很擁擠。近年來，包括日本、印度、韓國、馬來西亞在內的亞太地區的一些國家，紛紛自行或聯合製造通信衛星，搶占軌道資源。各國衛星之間出現“撞車”和需要協調的情況時有發生。搶占衛星頻率/軌道資源，爭奪太空優勢，已成為當今世界衛星發展領域的熱點之一。
據資料報導，截至2007年，全球在太空的衛星約有800顆，其中美國在軌衛星400多顆，其它國家300多顆。美國用於情報偵察、預警探測、指揮調度、導航等目的的軍用衛星有90多顆，僅軍用偵察衛星就有40多顆；俄羅斯擁有近百顆衛星，但其中有40％以上已超過服役年限，因而俄國計畫對現有的軍用和民用衛星進行技術改造，同時研製和發射新的軍用衛星；歐洲國家共有衛星約70顆；日本自1970年至2000年底，共發射通信、偵察等衛星約70顆，約有28顆在軌；印度自1975年起，共發射地球觀測、地球同步通信、太陽物理試驗、廣播電視、遙感衛星及軍用偵察等系列衛星近20顆；在中國上空東經50度至東經180度範圍內，有90多顆衛星，其中使用C頻段的有61顆，使用Ku頻段的有72顆。中國衛星頻率/軌道資源情況

隨著衛星系統的不斷發展，中國的衛星業務和套用也日益廣泛。中國已擁有通信、導航定位、氣象、海洋和科學實驗等領域的系列衛星。自1970年發射第一顆人造地球衛星“東方紅1號”以來，中國相繼發射了東方紅2號和3號、中衛1號、中星6號、鑫諾1號、亞洲4號、亞太6號等衛星。2007年的數據，中國在軌靜止軌道（GSO）衛星數量約為18顆，非靜止軌道（NGSO）衛星達到11顆，此後五年還計畫發射各類衛星30～50顆。
據統計，中國在國際電聯（ITU）中登記有效的衛星網路資料有200多組（同一軌位以相同名稱申報的為一組），涉及62個地球靜止軌道位置和多種非靜止軌道，並涉及ITU劃分給衛星套用的所有頻段。

衛星頻率/軌道發展趨勢

未來衛星業務發展和頻率/軌道需求大體有以下趨勢：
* 衛星固定業務將向高頻段、大容量、數位化、寬頻化、IP化方向發展；
* 衛星廣播業務將具有廣闊的市場前景，並向多媒體業務發展；
* 衛星移動業務將進一步開發新頻段，並研究頻譜有效利用技術；
* 衛星定位業務和衛星導航業務將從區域性系統向全球性系統發展；
* 衛星氣象、衛星地球探測等空間業務的頻段將向更多、更高、更大頻寬方向發展；
* 衛星間數據傳輸的需求將增長，衛星遙測/遙控頻段也將進一步擴展。

衛星頻率和軌道資源管理法規

衛星資源管理法規是協調、分配和使用衛星資源的基本依據和準則，包括國際法規和國家法規兩大部分。遵循這些法規，是合理有序管理衛星資源的必要前提。
其中，衛星頻率和軌道分配應遵守的國際法規，主要包括聯合國《外層空間宣言》、《外層空間條約》、《國際電信聯盟組織法》、《國際電信聯盟公約》及ITU《無線電規則》、《程式規則》、《建議書》等。根據國際法規，各國擁有和平探索和利用外空活動的權利；無線電頻率和衛星軌道是有限的自然資源，必須平等、合理、經濟、有效地使用；應採用有效的干擾控制機制以充分利用頻率和軌道資源。
中國的衛星資源管理法規有《中華人民共和國無線電管理條例》、《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》、《衛星網路空間電台管理規定》、《建立衛星通信網和設定使用地球站管理規定》等。自從中國加入空間開發的國際公約以來，隨著中國衛星業務發展的不斷深入，國內法規對加強衛星頻率和軌道資源科學規劃和合理利用，維護中國衛星頻率和軌道資源的合法權益，發揮著越來越重要的作用。其中《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》參照並遵循ITU《無線電規則》，對各種無線電業務包括空間業務使用的頻段作了劃分規定，是中國最重要和最基本的頻率管理政策檔案，是國家進行無線電頻率中長期規劃的依據。

衛星資源和軌道資源分配機制

為了落實ITU《組織法》第196款中“經濟、有效地使用無線電和衛星軌道資源”的要求，在西方主要已開發國家，特別是美、俄等航天強國的推動下，國際規則中衛星頻率和軌道資源的主要分配形式為“先申報就可優先使用”的搶占方式。在這種方式下，各國首先根據自身需要，依據國際規則向ITU申報所需要的衛星頻率和軌道資源，先向ITU申報的國家具有優先使用權；然後，按照申報順序確立的優先地位次序，相關國家之間要遵照國際規則開展國際頻率干擾談判，後申報國家應採取措施，保障不對先申報國家的衛星產生有害干擾；國際規則還規定，衛星頻率和軌道資源在登記後的7年內，必須發射衛星啟用所申報的資源，否則所申報的資源自動失效。也就是說，通過這種方式搶占衛星頻率和軌道資源，需要經過國際申報—國際協調—國際登記的過程。

衛星頻率和軌道資源的國際申報的原因

由於衛星頻率和軌道資源是國際資源，各國都可以依據國際規則開發利用，實施自己的衛星系統。為儘量避免各國擬實施的衛星網路產生相互干擾，國際規則要求各國無線電管理政府主管部門，在衛星網路投入使用前不早於5年，但不晚於2年，向ITU申報並公布擬使用的衛星頻率和軌道資源。各國根據ITU公布的他國使用計畫，分析評估他國申報的衛星網路是否可能對自己申報的衛星網路或地面業務產生不可接受的干擾，並依據國際規則在衛星網路實施前，解決可能存在的干擾問題。

協調法和規劃法

根據《無線電規則》，衛星頻率/軌道分配機制主要有兩類：一是協調法，即通過申報與協調的手段合法地“先登先占”，即對於非規劃頻段的衛星頻率/軌道分配，需經過申報、協調和通知三個階段，以獲得所需要的衛星頻率/軌道，並且能得到國際保護；二是規劃法，即通過規劃的手段“平等”分配、規劃衛星業務資源，具體程式按《無線電規則》第5條、第9條及第11條的腳註，以及附錄30、30A及30B進行。

協調法第一階段：提前公布資料

關於協調法分配機制，第一階段為衛星網路提前公布資料階段（簡稱A階段）。《無線電規則》第9條第I節規定，衛星網路申報需要用ITU規定的專用軟體，提前向ITU無線電通信局（BR）報送關於衛星網路或衛星系統的一般性說明資料（即API資料）。網路申報的基本內容包括軌道、波束、頻段、極化、業務類別、發射類別（頻寬、信號強度）、套用類別、要求的保護比（如載乾比（C/I）、信噪比（S/I））等。A階段是協調和通知階段前的必經階段。API資料應不早於該網路規劃啟用日期前7年，最好不遲於該日期前2年。國際電聯通過國際頻率信息通函（簡稱IFIC），將接收到的合格的API資料向全世界公布。

協調法第二階段：協調

第二階段為衛星網路協調階段（簡稱C階段），其協調程式按《無線電規則》第9條第Ⅱ節進行。申請國必須在API資料被接收後的2年內，按《無線電規則》附錄4的要求提交詳細的衛星網路資料（即C資料）。ITU對於不同種類衛星網路的C資料，根據《無線電規則》中不同的規則要求，對C資料進行技術和規則審查。審查合格後，BR將在國際頻率信息通報（IFIC）特節中公布C資料。各國在規定的時間期限內，正式判斷新申報的衛星網路是否可能對自己已經申報了的衛星網路或地面業務產生不可接受的干擾，有協調要求的主管部門和發起協調要求的主管部門，在C資料公布之後4個月內給相應主管部門做出同意或不同意及理由的答覆，否則就視為同意。由此建立正式協調關係。

協調法第三階段：通知登記

第三階段為衛星網路通知登記階段（簡稱N階段），其通知程式按《無線電規則》第11條及決議33進行。
經衛星網路國際頻率干擾協調，消除衛星網路之間可能存在的潛在干擾後，使用ITU規定的軟體，向ITU申報衛星網路簡要實際使用的通知登記信息（簡稱N資料）。第11.25款規定，通知資料（N資料）送交BR的時間不應早於頻率指配投入使用日期前3年；第11.43A款規定，如果對已送了N資料並已投入使用的頻率指配進行修改，則所作的修改應在修改通知日期起5年內投入使用；第11.44款規定，N資料投入使用時間不能晚於API資料接收日期（1997年11月22日後）起7年。所有通知信息將由BR做進一步的技術和規則驗證。經審查合格後，該頻率指配才可以記錄在國際頻率登記總表（MIFR）內。此後的其他各主管部門新建的衛星網路不得對其產生有害干擾，即使受到它的干擾也不得提出申訴。

中國衛星頻率和軌道資源的申報情況

遵照國際規則規定的程式和要求，工業和信息化部無線電管理局（以及原國家無線電管理委員會辦公室）代表中國政府無線電管理的主管部門，先後向國際電聯申報了各類衛星網路資料數百份，答覆各類國際函電數千封。截至2006年，中國在國際電聯登記有效的衛星網路資料有212組（註：在同一軌道位置上，以相同名稱所申報的所有衛星網路資料統稱為一組），涉及62個地球靜止軌道位置和多種非靜止軌道，涵蓋國際電聯已劃分給各類衛星套用的所有頻段（包括UHF、L、S、C、X、Ku、Ka頻段）。這些國際申報，是中國軍民各類衛星套用得以順利開展的重要基礎。

衛星業務所涉及的頻段及電波傳播特點

衛星業務涉及的頻段

衛星業務是一種國際性業務，必須遵守《無線電規則》所規定的頻率劃分規定。《無線電規則》的頻率劃分在其所分的世界三個區域內是基本一致的。各國的頻率劃分，除個別被國際無線電頻率劃分表腳註條款認可外，一般與國際劃分也是一致的。根據《無線電規則》第二章第5條“頻率劃分”：空間業務頻率劃分，低端涉及2501kHz的空間研究業務，高端涉及275GHz的衛星固定（地對空）業務。
其中，在中國所在的第三區的HF頻段（3 MHz～30 MHz），有空間研究業務和衛星業餘業務；在VHF頻段（30 MHz～300 MHz），有空間研究業務、衛星業餘業務、空間操作業務、衛星氣象業務及衛星移動業務等；在UHF（300 MHz～1000 MHz）和SHF頻段（1 GHz～30 GHz），主要有空間研究業務、空間操作業務、衛星氣象業務、衛星移動業務、衛星固定業務、衛星廣播業務、衛星地球探測業務及衛星無線電導航業務等，其中SHF頻段通常進一步分為L、S、C、X、Ku、Ka頻段；在EHF頻段（30 GHz～300 GHz），除了有SHF頻段所具有的業務外，還有衛星間業務和衛星業餘業務。低於2.5 GHz的L頻段（1 GHz～2 GHz）和S頻段（2 GHz～4 GHz）大部分用於靜止衛星的指令傳輸及特殊衛星業務如衛星導航等；大多數衛星固定業務使用C頻段（4 GHz～8 GHz）和Ku頻段（12 GHz～18 GHz）；Ka頻段（18 GHz～40 GHz）作為星際鏈路頻率已開始套用。
例如，《無線電規則》關於中國所在的第三區非規劃頻段的衛星固定業務的頻率劃分如下：
* S頻段（MHz）空對地：2500～2535；地對空：2655～2690。
* C頻段（MHz）空對地：3400～3700＋3700～4200；地對空：5850～5925＋5925～6425＋6425～6725。
* X頻段（MHz）空對地：7250～7750 ；地對空：7900～8400。
* Ku頻段（GHz）空對地：10.95～11.2＋11.45～11.7＋12.2～12.75；地對空：13.75～14＋14～14.5。
* Ka頻段（GHz）空對地：17.7～21.2；地對空：27.5～31。
《無線電規則》關於第三區規劃頻段的衛星廣播業務和衛星固定業務的頻率劃分如下：
* 附錄30/30A（GHz）衛星廣播業務空對地：11.7～12.2；地對空（饋線鏈路）：14.5～14.8＋17.3～18.1。
* 附錄30B衛星固定業務C頻段（MHz）空對地：4500～4800；地對空：6725～7025；
Ku頻段（GHz）空對地：10.7～10.95＋11.2～11.45；地對空：12.75～13.25。

衛星業務所用頻段電波傳播特點

電波在地球站與衛星之間傳播時，必須穿過地球周圍的大氣層，因而會受到電離層中自由電子和離子的吸收，以及對流層中氧分子、水蒸氣分子等的吸收和散射，從而存在損耗。
頻率在100 MHz以下時，宇宙噪聲會迅速增加，因此，100 MHz以下頻段通常不用於空間通信。在0.3 GHz～10 GHz頻段，大氣損耗最小，稱此頻段為“無線電視窗”。30GHz附近，稱為“半透明無線電視窗”。選擇衛星通信頻段常需考慮這些“視窗”，如1 GHz～10 GHz最為適宜。在此“視窗”中的C頻段就是開發套用較早的衛星通信頻段。對於4 GHz～6 GHz頻段，因頻率較低，降雨損耗不嚴重，在系統設計時通常留5 dB～6 dB的功率損耗余量。與C頻段相比，Ku頻段的電波傳播易受暴雨、濃雲、密霧的影響。對11 GHz～14 GHz頻段，由於降雨損耗較大，一般要有10 dB左右的功率損耗餘量。但此頻段具有不需要與地面微波通信協調、衛星eirp基本不受限制、同等工作條件下天線口徑較小及天線波束窄等優點，也得到了較廣泛的套用。在Ka頻段，降雨的影響也比較嚴重，但它包含了一個“半透明無線電視窗”，得到越來越多研究和開發。

加強衛星頻率及軌道資源管理的對策

（1）組織體制： 明確任務職責，理順業務關係
衛星頻率/軌道資源管理，需要維護申報和使用頻率/軌道資源的權益，達成中國衛星系統與其它國家衛星系統間、中國不同衛星系統間以及衛星業務與地面無線電業務間的電磁兼容，有效地利用衛星業務的軌道/頻譜資源，保證衛星業務的正常進行。因此，衛星頻率及軌道資源管理，首先應從組織管理體制和隊伍建設入手，理順各有關部門、單位之間的業務職責關係，以及衛星資源管理與衛星發展的關係。只有理順了業務關係，才能合理、有效地開展衛星資源的申報和使用管理工作。
（2）政策法規：加大宣傳、貫徹力度
衛星頻率/軌道資源管理應按照國際規則慣例開展工作，特別是必須按照《無線電規則》的規定合理、經濟、有效地使用無線電頻率和靜止衛星軌道。因此，中國無線電管理相關部門，需要全面了解並準確理解有關國際法規特別是《無線電規則》的具體內容；深入學習和遵守相應的國內法規，尤其是2006年10月新公布的《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》。
新修訂的《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》與2004年版《無線電規則》保持一致，並統籌考慮了中國無線電技術、業務的發展及相應的頻率使用需求。
（3）目標規劃：跟蹤研究，把握動態，超前構建
頻率/軌道資源的獲得和維護是一項長期而複雜的任務。要做好頻率/軌道資源的規劃管理工作，維護衛星業務的合法權利和利益，需要有關管理部門和使用單位通過各種途徑，及時獲得國內外衛星業務領域的發展現狀和發展動態，分析頻率/軌道規劃需求，制訂國家衛星頻率/軌道申報和使用的中長期戰略規劃。
頻率/軌道需求應作為衛星系統總體需求的一部分進行論證。在衛星系統立項、論證階段同時開展資料申報工作，並根據需要進行有關國際國內協調。
衛星系統空間電台頻率/軌道申報和協調，通常要涉及到其他國家、國內其他部門及其它無線電業務，是一項複雜而又時限嚴格的工作，需要嚴格遵守《無線電規則》等規定的衛星網路申報、協調和通知階段的時限，以及時獲得所需的頻率/軌道資源。