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英国NGSO卫星系统频轨资源管理政策研究

 太空与网络 2022-07-08 发表于北京

英国NGSO卫星系统频轨资源管理政策研究

文 | 刘全1,2,王丽冲1,葛新3,李健十4(1.中国电子科技集团公司第五十四研究所;2.中华通信系统有限责任公司;3.北京新星宇航科技有限公司;4.航天东方红卫星有限公司)

摘要:

在全球卫星互联网产业快速发展的新浪潮中,多个大中型非静止轨道 (NGSO) 卫星系统相继开始部署,给空间频率轨道资源的监管带来了严峻挑战,各主要航天大国都在研究制定专门的管理政策。本文聚焦英国 NGSO 卫星系统的频轨资源管理政策,对其 NGSO 卫星网络资料管理、地球站授权机制等进行了综述,并对其发展动向进行了分析。

1 引言

近几年来,非静止轨道 (NGSO) 卫星系统迎来了新一轮的井喷式发展,国内外有多个通信、导航、遥感领域的NGSO卫星星座正在如火如荼地发展和建设。随着OneWeb和SpaceX等巨型星座的不断涌现,并相继开始大规模部署,给空间业务的监管带来了前所未有的严峻挑战,并引发了一系列的管理问题,受到国际电联 (ITU)、各国电信管理部门以及卫星产业界的密切关注。ITU于2019年世界无线电大会 (WRC-19) 后颁布了一系列针对NGSO卫星系统的规则修订或补充条款,涉及NGSO系统投入使用、里程碑管理以及Q/V频段协调框架等多个方面,同时在 WRC-23 研究周期启动了多个新的研究议题,旨在围绕NGSO空间电台轨道参数容限、Ka频段NGSO动中通应用、NGSO后里程碑程序等多个方面出台相关规则条款[1]。美国、英国、加拿大等国家都在积极跟进,相继出台或修订其国内NGSO卫星系统的频轨资源管理政策,以引导和规范相关产业发展,加快其NGSO系统建设。本文主要聚焦英国 NGSO卫星系统的频轨资源管理政策,重点对NGSO卫星网络管理和地球站授权机制等内容进行了综述,并结合相关资料对其发展动向进行了分析。

2 管理机构及相关政策法规

英国通信管理局(Ofcom)作为英国通信产业的规则制定和执行者,其职责覆盖电视、无线电广播、电信和无线通信等多个业务领域。在空间频轨资源的管理方面,Ofcom负责制定英国频率规划,核发地球站执照,酌情为非政务无线电通信电台或设备的使用制定规则;同时代表政府部门管理频谱的使用。目前,英国通信行业的最高法是《通信法》(2003版),将频率许可管理和实施权赋予了Ofcom。关于无线电管理的具体法规主要集中在英国《无线电法》(2006版),原则上要求所有无线电台和装置以许可证或其他方式获得核准。在该法律框架下,Ofcom以法规或者命令的形式进行二级立法,主要包括:《英国频率分配表》、《许可证豁免条例》等。

通常ITU和各国监管部门对于NGSO卫星系统的管理分为卫星、用户站及信关站三个部分。目前,英国对于空间段NGSO卫星的管理主要参照ITU相关规则和程序执行,而针对NGSO用户站和信关站则分别发放专门的许可证进行授权[2]。自2019年以来,Ofcom出台了一系列NGSO系统的管理政策文件。其中,2019年03月发布了《卫星网络资料管理程序》[3];2021年12月发布了NGSO卫星系统相关授权管理及指导文件[2, 4];之后,又于2022年3月相继发布了NGSO卫星系统信关站和用户站授权的相关程序文件[5-6]

3 英国NGSO卫星网络管理

目前,英国对于NGSO卫星网络资料的管理主要依据《卫星网络资料管理程序》[3]执行。该文件规定了操作者通过英国主管部门向ITU提交卫星网络资料时必须遵循的程序,其中包括根据ITU要求实现国际认可所需的协调和登记程序,以及Ofcom和操作者的相关职责和义务。

3.1 当前申报情况

根据ITU官网的空间网络系统(SNS)数据统计[7],截止2022年6月8日,英国主管部门名下在ITU登记的有效NGSO卫星网络资料共计 70 份,其中提前公布 (A) 资料39份,协调 (C) 资料21份,通知 (N) 资料10份。从申报的网络规模来看,NGSO 卫星总数量为45973颗,其中,卫星数量100颗以上的大中型卫星网络数量有33个,规模最大的卫星网络为2019年申报的VROOM,其卫星数量达到6116颗。从业务类型来看,主要集中在卫星通信和地球探测两大类,各业务类型的NGSO网络数量和卫星数量分布情况如表1所示。英国NGSO卫星网络在各工作频段的A、C、N网络资料数量分布情况如图 1 所示,在各轨道高度的卫星数量分布情况如图 2所示。

表1  英国NGSO卫星网络的业务类型分布情况

图 1  英国 NGSO 卫星网络在各频段的网络数量分布情况

图 2  英国 NGSO 卫星网络在各轨道高度的卫星数量分布情况

整体来看,英国在Ka、S频段和低轨道(500-2000km)的卫星网络资源储备最多,网络数和卫星数均明显高于其他频段和轨道高度。

3.2 申请条件

各NGSO操作者关于卫星网络有关的申请及相关函件,必须通过电子邮件提交至Ofcom:ifc.enquiries@ofcom.org.uk,申请条件包括[3]

(1)申请人必须是在英国、英国海外领土、海峡群岛或马恩岛注册的公司或组织。

(2)申请人必须确定其卫星项目可在相关监管时限和技术及运营参数内实现,提供的管理和技术尽职调查的内容符合Ofcom的相关要求;同时,申请文件与ITU和英国的频率分配表一致。

(3)所有申请必须由公司或组织的正式授权人员签署,并且必须包含支持申请所需的所有必要数据,特别是包括承诺支付ITU和Ofcom相关资料处理费用。

(4)申报数据使用ITU空间业务软件的最新版本,以电子数据库格式提供。

3.3 国内申报程序

英国的卫星网络资料申报主要分为规划频段和非规划频段两种申报程序。根据ITU《无线电规则》,目前规划频段一般仅适用于GEO卫星系统,故英国NGSO卫星网络资料一般参照非规划频段的申报程序执行,如下图所示。操作者提交网络资料申请后,Ofcom首先从法律、技术、财务等方面进行初步验证,如与英国现有网络资料并无冲突,则不会公布其申请细节,直接按照收到完整资料的时间顺序向ITU提交;否则,Ofcom将通知申请人与相关冲突卫星网络完成协调后重新申报。

在处理时限方面,Ofcom 有严格的规定。对于提前公布资料和第49号决议数据,一般要求在2个工作日内确认,并在5个工作日内提交给ITU。对于协调资料和通知资料,一般要求在2个工作日内确认,并在10个工作日内提交给ITU或相关主管部门。对于投入使用数据,一般要求在2个工作日内确认,并在2个工作日内提交给ITU。

图 3  英国NGSO卫星网络资料一般申报程序

3.4 尽职调查要求

Ofcom作为英国的主管机构,除履行ITU-R第49号决议的尽职调查要求外,还要求其NGSO卫星网络操作者在项目论证、卫星建设、卫星发射、投入运行等各个阶段提供相应的佐证材料[3],以确保其提交给国际电联的卫星网络资料符合相关章程、公约以及《无线电规则》的规定,并可在申请的频轨资源监管限制内实现。此外,Ofcom还会对卫星网络的实际工程进展情况进行监察,要求操作者及时上报业务计划变化情况,并按年度提交工程进展报告。一旦相关频率指配进入频率登记总表并投入使用,Ofcom还要求操作者每年提供相关运行状况的年度报告,以确定其使用符合相关记录要求。

3.5 协调程序

NGSO卫星网络的协调主要包括与非英国和英国本土卫星网络协调两种情况。其中,与非英国卫星网络之间的协调,其程序主要参考《无线电规则》第9条第II节的相关规定执行;如未完成协调,但Ofcom认为申请者已为实现协调做出了充分努力,则可根据11.41款规定提交通知资料,前提是该网络的操作不能干扰未完成协调的其他优先级更高的非英国网络,亦不能寻求其保护。一旦形成干扰,则应根据第11.42款规定,立即采取措施消除干扰,否则将取消该卫星网络资料。与英国本土卫星网络之间的协调,其程序由Ofcom自行制定,基于ITU公布的协调优先级开展国内协调。针对《无线电规则》第9条第II节约束的频率指配,Ofcom在向ITU提交有关卫星网络的通知资料前,要求操作者提供证据证明其与受影响的具有更高优先级的英国本土网络已完成协调。在国内协调没有完成的情况下,Ofcom将针对申请者提供的佐证材料进行评估,如果确认申请者已为实现协调做出了充分努力,则可将通知资料提交给ITU,但前提是该网络的操作不能干扰未完成协调的其他优先级更高的英国网络,亦不能寻求其保护。一旦形成干扰,则要求该操作者立即采取措施消除干扰,否则将取消该卫星网络资料。

3.6 收费管理

英国NGSO卫星网络资料申报过程通常需要缴纳两类费用,一是支付ITU的成本回收费用,具体可参见ITU理事会第482号决定;二是向Ofcom支付有关卫星网络资料的处理费用,相关收费标准每年在其官网公布,并根据工作量大小进行定期修改。根据最新一期的公告,Ofcom 在2022-2023年度关于NGSO卫星网络资料管理的收费标准如下表所示[8]

表2  英国NGSO卫星网络资料管理费用收费标准(2022.04.01-2023.03.31)

4 英国NGSO地球站授权机制

英国针对NGSO地球站采用发放许可证的授权机制进行管理。目前,主要发放的许可证有两种类型[2]

(1)网络许可证:该许可证主要针对NGSO用户地球站网络,简称“网络许可证”。获得该许可证后才允许使用NGSO用户地球站,任何希望在英国提供服务的卫星运营商必须持有该许可证。

(2)信关站许可证:该许可证主要针对英国境内的NGSO卫星系统的信关站发放,特指将卫星网络连接至互联网或私有网络以及云服务的大型地面枢纽。

4.1 当前授权情况

NGSO卫星系统在英国处于早期部署阶段。根据Ofcom官网数据显示,截止2022年06月,英国已颁发3张NGSO网络许可证,分别归属OneWeb、Kepler、SpaceX 三家公司,如表 3所示;同时还颁发了3张NGSO信关站许可证,全部归属SpaceX及其相关网络服务提供商,如表 4所示,且这些信关站全部位于英国南部,如图 4所示[9]。目前,SpaceX和Kepler已开始向英国用户提供服务,OneWeb则预计2022年提供商业服务[2]

表 3  英国已颁发NGSO网络许可证列表

表 4  英国已颁发NGSO信关站许可证列

图 4  英国已授权NGSO信关站地理分布情况

4.2 适用的轨道类型和业务类型

在轨道类型方面,目前英国的NGSO网络许可证和信关站许可证均适用于低轨(LEO)、中轨(MEO)、高轨(HEO)等所有NGSO轨道类型。在业务类型方面,这些许可证仅限于部分频段的卫星固定业务(FSS)[4]

4.3 许可的频率范围

英国目前开放给NGSO地球站的授权频段主要集中在部分Ku和Ka发射频段,具体范围如下表所示[4]。此外,NGSO系统的信关站和用户地球站还可使用一些特殊的Ka频段,如27.8285-28.4445GHz 和 28.8365-29.4525GHz,这些频段也称为“频谱接入”授权频段,在英国不同区域分属不同地面运营商,且允许交易(转让或租赁),这意味着NGSO卫星系统可通过签订商业协议来获取这些频谱的使用权[4]

表5 英国NGSO卫星系统授权频率范围

4.4 申请人资质要求

NGSO网络许可证仅限由控制整个卫星网络(包括相关用户地球站和信关站地球站)的人持有,这通常是指卫星运营商[4]。NGSO网络许可证可以单独申请也可以单独获得授权。

NGSO信关站许可证由信关站实际控制者持有,例如卫星运营商或电信服务运营商。NGSO信关站许可证必须与已获得网络许可证的卫星系统一起运行[4]

4.5 申请流程

NGSO卫星系统网络许可和信关站许可证的申请流程基本相同,如下表所示。Ofcom按照收到申请的先后顺序来处理。NGSO信关站许可证与相关网络许可证申请可同时提交,亦可在网络许可证申请提交后,另行申请信关站许可;在相关网络许可证被授予之前,Ofcom不会授予信关站许可证;如果网络许可证的申请不成功,则会直接拒绝对应信关站许可证的申请[2]。特殊情况下,如申请者不打算在英国提供网络服务,仅申请NGSO信关站许可证,则需要单独向Ofcom说明情况[4]

表6  NGSO卫星系统网络许可证和信关站许可证的申请流程

4.6 NGSO网络许可证要求及限制

(1)使用限制

1)仅可使用规定频率,并仅限与许可证附表中指定的NGSO卫星网络之间进行数据传输。

2)发射功率超过55dBW的电台,必须事先征得Ofcom的同意,并按照许可证登记,方可使用。

3)在14.0-14.25GHz(含)频率范围内发射的电台,未经Ofcom事先同意且登记,不得在附表规定的两个地理位置的周围5公里范围内运行;以50 dBW < e.i.r.p. < 55 dBW发射的该频段电台,未经Ofcom事先同意且登记,不得在这两个地理位置周围5-7公里范围内运行。

4)未经民航局或相关机场管理局的事先同意,地球站不得在附表所列机场的周边围栏内运行。

(2)设备要求

1)地球站所包含的无线电设备在设计、建造、维护和操作方面,其使用不会对同频的其他用户造成任何不该有的干扰;且设备符合(并按照)卫星运营商公布的相关性能规范进行维护。

2)NGSO地球站符合ITU《无线电规则》第22条规定的等效功率通量密度限制。

3)用于发射的设备符合欧盟《无线电设备指令》和相关《英国国家接口要求》的要求。

(3)动中通条件

1)无线电设备只有在安装该设备的车辆、飞机、船只或火车的工作人员启用该设备,并在网络控制设施的操作控制下才能进行发射。无线电设备应提供一种立即终止发射的手段。

2)如果飞机或船只在英国、海峡群岛或马恩岛注册,被许可方应确保该飞机或船只上的所有无线电设备都有单独的许可证或根据《无线电法》(2006年版)获得豁免。

3)无线电设备的发射应在相关卫星的下行链路信号丢失或信号质量显著下降时自动终止。

(4)特定要求

1)被许可方应保留网络中所有终端的运行特征记录,包括固定设施的位置;安装终端的各种移动平台如车辆、飞机、船只或火车的运行细节,以及相关的路线或规定的操作区域。

2)无线电设备具备独立的本地控制和监测功能,并可由网络控制和监测中心进行授权、监督和管理。被许可方应具有禁用单个终端发射的能力。 

3)对于采用MESH结构的卫星网络,网络运营商必须向Ofcom报告位于英国的地球站,且这些地球站具有独立的集中控制和监测功能;同时,应具备禁止网内任何地球站发射的能力。

(5)附加条件

1)被许可方应与所有NGSO被许可方合作,使每个卫星系统(包括卫星、地球站和用户终端)能够在英国境内共存并运行,而不会对彼此造成有害的无线电干扰。

2)当被许可方的系统造成一个(或多个)其他被许可的NGSO系统在英国提供的服务出现实质性和经常性退化时,Ofcom将要求被许可方在规定的期限内停止使用或更改特定设备或特定无线电频率,以避免这种干扰。

4.7 NGSO信关站许可证要求及限制

(1)使用限制

该站应只使用许可证附表中规定的发射类别、天线类型、收发频率,发射功率及功率谱密度不超过附表规定,且该站仅在指定地点运行[4]

(2)设备要求

1)该站所包含的无线电设备的设计、建造、维护和操作不会对其他用户造成任何不当的干扰;设备符合(并按照)卫星运营商公布的相关性能规范进行维护。

2)地球站发射的最低工作仰角符合《无线电规则》第21.14条规定(不低于3度);等效功率通量密度符合第22条规定的限值要求;地平线方向和最低仰角方向的EIRP分量符合第21.8-21.15条的限值要求。

3)在13.75-14GHz频段内,天线等效口径小于4.5米的地球站的操作符合《无线电规则》第5.502条的pfd限制;卫星固定业务地球站的EIRP不超过85dBW;13.77-13.78GHz频段的发射EIRP谱密度符合《无线电规则》第5.503条要求。

4)29.1-29.5GHz频段的使用应符合《无线电规则》第5.535A条要求。

5)用于发射的设备符合欧盟《无线电设备指令》和相关《英国国家接口要求》的要求。

6)天线辐射方向图的包络符合卫星运营商规定的最低性能要求。

(3)附加条件

1)必须与其他授权的NGSO系统在所授权的无线电频率上兼容共存。

2)该许可证授权的无线电频率只能用于与获得Ofcom网络许可证授权的卫星系统进行通信。

3)当被许可方的系统造成一个(或多个)其他被许可的NGSO系统在英国提供的服务出现实质性和经常性退化时,Ofcom将要求被许可方在规定的期限内停止使用或更改特定设备或特定无线电频率,以避免这种干扰。

4)被许可方必须在获得许可证之日起12个月内按照许可证要求开始运行,并保持持续运行。

4.8 NGSO卫星系统许可证收费管理

Ofcom对两种NGSO许可证按年收取管理费,其中,NGSO信关站许可证每年收费500英镑;NGSO网络许可证每年收费200英镑。

5 最新发展动向

2022年3月15日,Ofcom发布了最新一期的《空间频谱战略咨询报告》,在英国国内广泛征求意见,其中特别将NGSO卫星系统列为战略重点,并梳理了其未来几年在NGSO系统频轨资源管理政策方面的主要研究方向,包括NGSO授权频段扩展及其授权程序更新,NGSO 动中通应用,NGSO系统间共存与协调框架,NGSO与GEO、射电天文以及地面系统共存机制,MSS NGSO系统管理机制与频率划分等多个方面[10]。该咨询报告已完成意见征集,预计年底前又将开启新一轮的管理政策修订。从目前掌握的资料情况推测,短期内可能出台的一些管理政策或规则主要包括:

(1)扩展船载和机载NGSO地球站使用Ku和Ka频段,并明确其使用条件和授权程序,使其与相应的GEO地球站用频范围一致。

(2)进一步扩展NGSO信关站和用户站的用频范围,并更新其授权程序,可能的频段包括:Ku(14.25 - 14.50 GHz)和QV频段(37.5 - 42.5 GHz、47.2 - 42.5 GHz、50.2 GHz和50.4 - 51.4 GHz)。

(3)在NGSO地球站许可证中引入新的条件,要求NGSO卫星下行链路保护GSO系统和射电天文系统。

6 总结与建议

总体来看,英国Ofcom对于NGSO卫星系统的频轨资源管理政策特点鲜明,具有一定的前瞻性,特别是在以下四个方面值得我们研究借鉴[2]

一是鼓励合作。引入明确的授权程序,要求获得授权的NGSO运营商之间进行合作,以便多个系统能够在英国境内共存并提供服务,而不会对彼此造成有害的无线电干扰。同时,还建议在发放新许可证之前公布申请,以改善运营商之间在信关站选址方面的合作。

二是管理干扰。Ofcom提出了两项措施来管理NGSO系统可能引入的干扰,一方面是在发放NGSO许可证时引入干扰检查,要求申请人证明与现有的和后续NGSO系统之间可以共存。另一方面,在NGSO许可证中引入新的条件,要求其能够在发生干扰的情况下采取行动解决服务退化问题。同时,取消现有Ka频段 NGSO系统用户终端的豁免特权,要求其重新申请网络许可证,确保所有NGSO系统将具有相同的许可条件。

三是支持竞争。Ofcom在发放信关站和网络许可证的过程中加入了竞争检查,以减少可能对后续系统造成的技术限制。同时,还要求信关站被许可方在12个月内开始并持续提供服务,以减少资源“独占”风险。

四是公开透明。Ofcom针对所有NGSO系统的信关站和网络授权均有公示期限,允许所有利益相关方对即将发放的许可证申请发表意见,以确保相关系统享有共存发展的可能性。

当前,我国国内NGSO卫星系统的发展整体处于稳步上升阶段。为加速推进这些系统科学有序发展,有必要借鉴英国等国家的先进经验,立足我国产业发展现状和现实需求,尽快制定适应我国国情的NGSO卫星系统频轨资源管理政策,建立健全NGSO卫星系统的授权管理机制,进一步规范准入资质,明确从申请授权到建设运行的全流程监管要求,形成高效有序、公开透明、可操作性强的授权流程和协调框架。

参考文献

[1] ITU-R. World Radiocommunication Conference 2019 (WRC-19) Final Acts. 2020.

[2] OFCOM. Statement: Non-geostationary satellite systems – licensing updates. /consultations-and-statements/category-2/non-geostationary-satellite-systems, 2022-4-30.

[3] OFCOM. Procedures for the Management of Satellite Filings. 2019.

[4] OFCOM. Non-geostationary satellite earth stations Licensing guidance. 2021, 2022(2022-4-27).

[5] OFOCM. Satellite (Network Earth Station) licensing procedures manual. 2022.

[6] OFCOM. Licensing procedures manual for satellite (Non-Geostationary Earth Station) applications. 2022.

[7] ITU-R. Space Network Systems Online General Query System. /sns/database.html, 2022-6-8.

[8] OFCOM. Statutory notice of charges for ofcom's satellite filing work for the period beginning on 1 april 2022 and ending on 31 march 2023. /spectrum/information/satellites-space-science/satellite-filings/notice-of-charges-satellite-filings, 

[9] OFCOM. Apply for a non-geostationary satellite earth station licence (FSS). /manage-your-licence/radiocommunication-licences/satellite-earth/non-geo-fss, 2022-4-27.

[10] OFCOM. Consultation: Space Spectrum Strategy. /consultations-and-statements/category-2/space-spectrum-strategy, 2022-4-27.

>End
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