衛星通信應用標準體系建立范文
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1.1國外標準與衛星通信應用相關的國外標準化組織主要是國際電信聯盟（ITU）和歐洲電信標準化協會（ETSI）。
1.1.1ITU標準無線電頻率是衛星通信應用的基礎，ITU是國際三大標準化組織之一，主要致力于全球范圍內無線電頻率的管理和協調。ITU制定的標準分為以《無線電規則》為主的規則體系和以“建議書”為主的技術建議書體系。a）《無線電規則》是由ITU各成員國根據其《組織法》和《公約》等共同建立的一套國際通用的、管理各種無線電業務的契約性法規。其法規規定了各類無線電業務的頻段劃分及其在全球范圍內的分配情況（其中與衛星通信相關的有衛星廣播業務（BSS）、衛星固定業務（FSS）及衛星移動業務（MSS）），同時還規定了各國使用無線電頻率必須遵守的程序和規則。《無線電規則》是ITU管理無線電通信、協調各國在無線電管理活動中的相互關系，規范其權利和義務最重要的規范性文件。b）“建議書”是ITU確定通信系統工作運行和互通方法的標準，是全球各國間頻率爭執協調過程中的產物，也是對頻率使用經驗的固化和積累。它由ITU各成員國批準，雖然不強制執行，但由于這些建議書由全球主管部門、運營商和產業界的權威機構編制而成，享有很高的聲譽，因此在全球范圍內得到普遍的遵守和實施。目前，ITU已了4000余份建議書。
1.1.2ETSI標準ETSI是由歐盟委員會批準建立的歐洲地區性電信標準化組織，旨在通過標準確保歐洲各電信網間互通，促進歐洲電信基礎設施的融合。ETSI制定的標準不僅被歐共體作為歐洲法規被要求執行，而且在全球其他地區也得到了廣泛認可，被推廣執行。ETSI制定的與衛星通信應用相關的標準共327項，主要分為三大類：協議標準、地球站標準、電磁兼容標準。a）協議標準包括以下幾方面。●DVB（DigitalVideoBroadcast，數字視頻廣播）標準是一套完整的、適用于不同媒介的數字電視系統標準。其中關于衛星廣播通信的分支為DVB-S[1]，它是目前全球范圍使用最普遍的衛星廣播電視協議。隨著技術的發展，ETSI在DVB-S的基礎上制定了用于衛星交互通信的DVB-RCS[2]和用于衛星移動廣播通信的DVB-SH[3]。DVB-RCS目前已得到了廣泛應用，而DVB-SH還屬于新興應用領域。與DVB-SH類似的標準還有ETSI制定的SDR（SatelliteDigitalRadio，衛星數字通信）和S-MIM（S-bandMobileInteractiveMultimedia，S頻段移動交互多媒體）。其中，SDR與DVB-SH原理類似，都是針對廣播通信，只是在工作頻段、調制方式、編碼形式等方面存在一定差異。S-MIM則是對DVB-SH的擴展，它在DVB-SH基礎上增加了回傳鏈路以滿足交互通信的需要，同時S-MIM還增加了與地面IP網絡的接口，使得其應用更為廣泛。目前，美國全球通信公司的ICOG1衛星采用了DVB-SH，美國1WorldSpace公司的Afristar和Asiastar兩顆衛星采用了SDR，歐洲通信衛星公司的EutelsatW2A衛星采用了S-MIM。●關于衛星寬帶通信的標準有BSM（BroadbandSatelliteMultimedia，寬帶衛星多媒體）[4]和RSM（RegenerativeSatelliteMesh，再生衛星網絡）。其中，BSM是一套基于IP協議、針對整個衛星寬帶通信系統的標準；RSM則是針對星座組網的標準，分為RSM-A和RSM-B。RSM-A是ETSI和TIA基于美國休斯公司開發的Ka頻段衛星通信系統（SPACEWAY）聯合制定的，RSM-B是在DVB-RCS的基礎上提出的，也已在歐洲寬帶衛星通信系統建設中得到了應用。●GMR（GEO-MobileRadio，地球同步軌道移動通信）標準是一套完善的、基于GEO衛星的衛星移動電話系統標準，分為兩個系列：GMR-1和GMR-2。GMR-1和GMR-2在用戶鏈路及饋線鏈路頻段、雙工方式、多址方式等方面相同，但在載波間隔、信息速率、調制方式等方面存在差異。隨著地面移動通信系統由2G向2.5G再向3G的發展，GMR-1也隨之了對應的標準GMR-1Releasel、GMR-1Release2（GMPRS）、GMR-1Release3（GMR-13G），而GMR-2并沒有進行更新，仍然是基于GSM（GlobalSystemforMobile，全球移動通信系統）。目前，GMR-1和GMR-2都得到廣泛的商業應用，Thuraya、TerreStar、SkyTerra等衛星通信系統采用了GMR-1，而INMARSAT、ACeS等衛星通信系統則采用了GMR-2。b）地球站標準。ETSI關于地球站的標準較多，涵蓋了工作在不同頻段的地球站和不同類型的地球站。這些標準既有對地球站系統組成的規定，也有對地球站功能性能的規定；既有對地球站總體的規定，也有對天線、低噪放模塊等關鍵設備的規定；既有對地球站技術要求的規定，也有對地球站測試方法的規定；既有對關鍵技術的要求，也有對實施指南的建議。c）電磁兼容標準。電磁兼容是衛星通信中必須考慮的重要環節，ETSI有專門的技術委員會（ERM）負責相關標準的制定，ERM制定了大量與地球站相關的電磁兼容性標準。這些標準涉及工作在不同頻段、采用了不同實現形式、應用于不同領域的各類地球站及其組成設備，從設備級和系統級的角度，對電磁兼容性的測試環境、測試方法及發射功率限值要求等方面進行了規定。其內容除電磁干擾的規定外，還有電磁耐受的規定，主要是檢測產品在各種電磁干擾環境下能否正常工作。
1.2國內標準國內與衛星通信應用相關的標準包括了國家標準、國家軍用標準及相關行業標準。國家標準化管理委員會中設有TC79（無線電干擾）、TC239（廣播電影電視）、TC246（電磁兼容）、TC425（宇航技術及其應用）和TC485（通信）等多個與衛星通信應用相關的全國專業標準化技術委員會。國內與衛星通信應用相關的標準共113項，這些標準大部分都制定于上世紀80年代和90年代，主要分為6類：基礎標準、頻譜標準、協議標準、地球站標準、電磁兼容標準和衛星入網標準。a）基礎標準的數量較少，主要是對廣播電視系統中涉及的衛星廣播術語、衛星通信涉及的各類設備的命名方式作了規定。b）頻率標準大部分都是采標于ITU標準，并在ITU標準的基礎上結合我國的國情對頻率的規劃和共用、星地傳輸鏈路中大氣損耗和降雨衰減的計算方法等內容作了規定。c）協議標準集中在廣電領域，主要對衛星廣播電視系統和數字衛星新聞采集系統的調制方式、信道編碼等內容作了規定。d）地球站標準包括了地球站系統及其關鍵設備，可分為產品規范和測量方法標準。其中，產品規范主要對各類型地球站及其關鍵設備的業務能力、系統組成、性能指標等技術要求作了規定；測量方法標準則對地球站系統及其關鍵設備技術指標的測試方法作了規定。e）電磁兼容標準主要對干擾源、干擾允許值、具體的測試方法等作了規定。f）衛星入網標準主要對C頻段和Ku頻段通信衛星應滿足技術要求（如接口匹配、頻率干擾、時鐘同步等）作了規定。
1.3國內外標準的差異分析國外在制定衛星通信應用相關標準時并沒有建立標準體系進行系統規劃，而是按照不同的專業領域成立了多個工作組，由各工作組根據各自專業領域的實際需要，針對存在的具體問題制定標準。因此，它們的標準很貼近實際應用，但標準的系統性以及標準之間的協調性略顯缺失。此外，國外標準與工程實踐聯系緊密，很多標準都有工程背景，并做到了與工程研制同步更新（有的標準中甚至為暫時不成熟的章節預留了空白頁，以便于實時更新），因此具有很高的權威性和時效性。歐美各國普遍都采用了這些標準開展衛星通信應用活動。相比于國外，我國的衛星通信應用相關標準較少，且現有標準由于制定時間較長，實效性較差。我國參與衛星通信應用相關標準制定的行業較多，標準類型多樣，包括國家標準（GB）、通信行業標準（YD）、航天行業標準（QJ）、電子行業標準（SJ）、電力行業標準（DL）、廣電行業標準（GY）以及民用航空行業標準（MH）等。這些標準大部分由用戶制定，這與行業特點以及我國的行政分工密切相關。通信衛星屬于定制產品，不同用戶有不同的需求，因此各用戶根據自身需求制定了相關標準，包括星地傳輸協議、地球站技術要求、衛星入網要求等。另外，我國的衛星通信應用相關標準有很大一部分都采標于ITU的“建議書”，如GY/T197-2003《數字衛星新聞采集通用技術規范》等。對于ETSI標準，我國也在參考使用，如衛星廣播電視系統的星地傳輸協議就是建立在DVB-S的基礎上，但是并沒有采標制定為我國的標準。
2衛星通信應用標準體系框架
通過上面對衛星通信應用產業鏈及國內外相關標準的簡介與分析可以看出，國外的衛星通信應用發展已經很成熟，擁有多個全球和區域衛星通信系統，在3個業務領域（BSS、FSS、MSS）都成功開展了商業應用，而我國的衛星通信應用還只有C頻段和Ku頻段（即BSS和FSS規劃的部分頻段）。同時，國外在相關標準化工作方面也領先于我國，ITU和ETSI的標準制修訂工作與衛星通信系統建設工作同步，現有標準已不僅基本覆蓋了衛星通信應用的各領域，也反映了目前的實際情況。相比而言，我國的現有標準在覆蓋面和時效性等方面都存在一定的差距。筆者在綜合國內外現有標準規劃的基礎上，考慮與國際接軌，并結合我國衛星通信產業的發展及我國的管理特點，提出了我國衛星通信應用標準體系的初步構想，標準體系框架如圖2所示。該體系框架頂層分為五大類：基礎標準、星地接口標準、關鍵設備標準、地球站標準以及運營管理標準。a）基礎標準分為術語標準和電磁兼容性標準。術語標準包括了衛星通信應用涉及的各領域術語和定義，與國際接軌，以統一行業內對相關概念和指標認識；電磁兼容標準包括了對地球站系統及其關鍵設備的電磁干擾要求和電磁敏感度要求，以指導地球站系統及其關鍵設備的電磁兼容性設計、測試及驗收。b）星地接口標準分為頻譜標準和協議標準。頻譜標準包括頻率的管理、申報、干擾協調等內容，以規范和指導3個頻段（BSS、FSS、MSS）的使用；協議標準包括衛星廣播電視系統、衛星寬帶通信系統、衛星移動電話系統等多種衛星通信系統的系統架構、物理層協議、數據鏈路層協議等內容，以指導衛星通信系統的設計和地面應用終端的研制。c）關鍵設備標準分為天線標準、天線跟蹤伺服設備標準、上變頻功率放大器標準、低噪聲下變頻放大器標準及調制解調器標準。這五部分標準覆蓋各類設備的主要產品規格，包括相關產品的技術要求、測試方法等內容，以規范和指導關鍵設備的采購與驗收。d）地球站標準分為固定地球站標準、移動地球站標準及便捷式地球站標準。這三部分標準涵蓋各種類型、各種形式的地球站，包括設計指南、測試方法、試驗方法等內容，以規范和指導地球站系統的設計、測試、試驗及驗收。e）運營管理標準分為衛星入網標準和地球站入網標準。這兩部分標準分別包括衛星和地球站入網應該滿足的技術要求，以規范和指導衛星與地球站的入網審核。
3展望與建議
隨著我國社會經濟的快速發展，衛星通信應用在我國的國民經濟建設中扮演著越來越重要的角色。國家“十二五”規劃將“全面提高信息化水平”列為國家發展戰略；國務院關于加快發展戰略性新興產業的決定中，也明確提出“積極推進空間基礎設施建設，促進衛星及其應用產業的發展”；“一帶一路”戰略的實施也需要衛星通信來解決“一帶一路”沿線地面通信網絡無法覆蓋區域的通信問題。目前，我國已有10余顆商業通信衛星在軌運行，這些衛星主要使用C頻段和Ku頻段，而目前國際商業通信衛星已經覆蓋了S、C、Ku、Ka等多個頻段，未來我國勢必也將發展基于S頻段和Ka頻段的商業通信衛星。隨著S頻段和Ka頻段通信衛星的投入使用，衛星通信的應用領域將得到進一步擴展。經過40多年的發展，我國的衛星通信應用產業已形成了完整的產業鏈，設備制造商、系統集成商、衛星運營商及終端用戶都在各自領域開展了標準化工作對通信衛星系統的研制、運行管理及應用等相關環節進行規范，但相關標準的制定和規劃有所欠缺。為進一步規范市場、引領衛星通信應用產業健康、有序地發展，有必要對整條產業鏈的資源進行梳理與整合，建立完善的衛星通信應用標準體系。結合我國衛星通信應用產業的發展情況，筆者針對衛星通信應用標準體系的建設提出以下幾點建議。a）頻率是衛星通信的基礎，而ITU制定的《無線電規則》則是世界各國開展無線電業務必須遵守的法規，因此我國也應按其規則進行申報和使用頻譜資源。同時，ITU官方已經了《無線電規則》的中文版，對其中已經規定的內容我國沒有必要再制定相關標準。此外，ITU的“建議書”是針對各國在頻率使用過程中遇到的具體問題所制定的，涉及各國之間的頻率干擾和協調，“建議書”雖然沒有《無線電規則》一樣的效力，但對指導我國更好地開展無線電業務具有積極意義。筆者建議，可以結合我國的具體國情對相關“建議書”進行采標。b）ETSI制定的衛星通信協議凝聚了歐美在衛星通信應用領域的研究成果，在全球范圍內具有很高的權威性，很多商業衛星通信系統都采用ETSI制定的通信協議。我國衛星廣播電視系統所采用的通信協議也是建立在DVB-S的基礎上的，為了防止不法分子的入侵與干擾，我國的星地傳輸協議沿用了DVB-S的系統架構，但對某些關鍵技術進行了修改，以達到加密的要求。考慮衛星通信系統在國家層面的重要戰略意義，我國可以參考與借鑒ETSI所制定的衛星通信協議制定適合自身需要的衛星通信協議。c）地球站是復雜的系統級產品，它的性能是各分系統相互協調、各關鍵設備綜合作用的結果，單一設備的性能無法直接決定地球站的系統性能。而不同廠商掌握的技術不同，不同廠商在設備的設計、生產等研制環節存在較大差異，基于商業機密和專利等方面的原因，各廠商不可能將自己的方法與經驗在行業內推廣。同時，由于某些大型地球站屬于定制產品，其相關組成設備也需要根據用戶的需求進行設計，因此針對地球站的關鍵設備制定相關標準是相對困難的，ETSI和我國關于地球站的標準都主要集中在地球站系統層面。目前我們的衛星通信應用產品和標準主要集中于C頻段和Ku頻段，在系統級產品領域，航天恒星、中電54所、熊貓電子等單位都擁有各自成熟的產品線，包括固定地球站、車載移動地球站、船載移動地球站、可搬移地球站等，但在機載移動地球站領域，國內產品目前還沒有通過相關認證，暫不具備在商業應用的資質。另外，隨著S頻段和Ka頻段商業通信衛星的研制，S頻段和Ka頻段地球站研制也在同步進行中，基于S頻段和Ka頻段的地球站及其關鍵設備將是我國衛星通信應用發展的重點方向。關于地球站，國內也有相關標準（國家標準、國家軍用標準和行業標準等）對地球站的選址、入網、電磁兼容性及環境適應性等進行規定，用于指導地球站的設計。但相比于ETSI標準，國內標準的數量較少，對不同形式地球站的區分度不夠細化，且部分標準年代較舊，更新不及時，考慮到ETSI標準的專業性和權威性，建議參照ETSI標準對這些進行修訂和完善，同時補充關于S頻段和Ka頻段地球站的相關標準。d）標準體系的建設是一個逐步完善的過程，應在借鑒國外經驗的基礎上，結合我國衛星通信應用產業的發展規劃，動員從事衛星通信應用工作的相關單位，系統開展所需標準項目的梳理，編制衛星通信應用標準體系表，并完成缺項標準的制定；同時還應建立衛星通信應用標準信息平臺，使衛星通信應用產業的從業人員能夠方便地了解和使用標準，從而規范和引領我國衛星通信應用產業發展。
作者：張樂 單位：北京空間科技信息研究所