卫星通信应用标准体系建立范文

1卫星通信应用标准现状

1.1国外标准与卫星通信应用相关的国外标准化组织主要是国际电信联盟（ITU）和欧洲电信标准化协会（ETSI）。

1.1.1ITU标准无线电频率是卫星通信应用的基础，ITU是国际三大标准化组织之一，主要致力于全球范围内无线电频率的管理和协调。ITU制定的标准分为以《无线电规则》为主的规则体系和以“建议书”为主的技术建议书体系。a）《无线电规则》是由ITU各成员国根据其《组织法》和《公约》等共同建立的一套国际通用的、管理各种无线电业务的契约性法规。其法规规定了各类无线电业务的频段划分及其在全球范围内的分配情况（其中与卫星通信相关的有卫星广播业务（BSS）、卫星固定业务（FSS）及卫星移动业务（MSS）），同时还规定了各国使用无线电频率必须遵守的程序和规则。《无线电规则》是ITU管理无线电通信、协调各国在无线电管理活动中的相互关系，规范其权利和义务最重要的规范性文件。b）“建议书”是ITU确定通信系统工作运行和互通方法的标准，是全球各国间频率争执协调过程中的产物，也是对频率使用经验的固化和积累。它由ITU各成员国批准，虽然不强制执行，但由于这些建议书由全球主管部门、运营商和产业界的权威机构编制而成，享有很高的声誉，因此在全球范围内得到普遍的遵守和实施。目前，ITU已了4000余份建议书。

1.1.2ETSI标准ETSI是由欧盟委员会批准建立的欧洲地区性电信标准化组织，旨在通过标准确保欧洲各电信网间互通，促进欧洲电信基础设施的融合。ETSI制定的标准不仅被欧共体作为欧洲法规被要求执行，而且在全球其他地区也得到了广泛认可，被推广执行。ETSI制定的与卫星通信应用相关的标准共327项，主要分为三大类：协议标准、地球站标准、电磁兼容标准。a）协议标准包括以下几方面。●DVB（DigitalVideoBroadcast，数字视频广播）标准是一套完整的、适用于不同媒介的数字电视系统标准。其中关于卫星广播通信的分支为DVB-S[1]，它是目前全球范围使用最普遍的卫星广播电视协议。随着技术的发展，ETSI在DVB-S的基础上制定了用于卫星交互通信的DVB-RCS[2]和用于卫星移动广播通信的DVB-SH[3]。DVB-RCS目前已得到了广泛应用，而DVB-SH还属于新兴应用领域。与DVB-SH类似的标准还有ETSI制定的SDR（SatelliteDigitalRadio，卫星数字通信）和S-MIM（S-bandMobileInteractiveMultimedia，S频段移动交互多媒体）。其中，SDR与DVB-SH原理类似，都是针对广播通信，只是在工作频段、调制方式、编码形式等方面存在一定差异。S-MIM则是对DVB-SH的扩展，它在DVB-SH基础上增加了回传链路以满足交互通信的需要，同时S-MIM还增加了与地面IP网络的接口，使得其应用更为广泛。目前，美国全球通信公司的ICOG1卫星采用了DVB-SH，美国1WorldSpace公司的Afristar和Asiastar两颗卫星采用了SDR，欧洲通信卫星公司的EutelsatW2A卫星采用了S-MIM。●关于卫星宽带通信的标准有BSM（BroadbandSatelliteMultimedia，宽带卫星多媒体）[4]和RSM（RegenerativeSatelliteMesh，再生卫星网络）。其中，BSM是一套基于IP协议、针对整个卫星宽带通信系统的标准；RSM则是针对星座组网的标准，分为RSM-A和RSM-B。RSM-A是ETSI和TIA基于美国休斯公司开发的Ka频段卫星通信系统（SPACEWAY）联合制定的，RSM-B是在DVB-RCS的基础上提出的，也已在欧洲宽带卫星通信系统建设中得到了应用。●GMR（GEO-MobileRadio，地球同步轨道移动通信）标准是一套完善的、基于GEO卫星的卫星移动电话系统标准，分为两个系列：GMR-1和GMR-2。GMR-1和GMR-2在用户链路及馈线链路频段、双工方式、多址方式等方面相同，但在载波间隔、信息速率、调制方式等方面存在差异。随着地面移动通信系统由2G向2.5G再向3G的发展，GMR-1也随之了对应的标准GMR-1Releasel、GMR-1Release2（GMPRS）、GMR-1Release3（GMR-13G），而GMR-2并没有进行更新，仍然是基于GSM（GlobalSystemforMobile，全球移动通信系统）。目前，GMR-1和GMR-2都得到广泛的商业应用，Thuraya、TerreStar、SkyTerra等卫星通信系统采用了GMR-1，而INMARSAT、ACeS等卫星通信系统则采用了GMR-2。b）地球站标准。ETSI关于地球站的标准较多，涵盖了工作在不同频段的地球站和不同类型的地球站。这些标准既有对地球站系统组成的规定，也有对地球站功能性能的规定；既有对地球站总体的规定，也有对天线、低噪放模块等关键设备的规定；既有对地球站技术要求的规定，也有对地球站测试方法的规定；既有对关键技术的要求，也有对实施指南的建议。c）电磁兼容标准。电磁兼容是卫星通信中必须考虑的重要环节，ETSI有专门的技术委员会（ERM）负责相关标准的制定，ERM制定了大量与地球站相关的电磁兼容性标准。这些标准涉及工作在不同频段、采用了不同实现形式、应用于不同领域的各类地球站及其组成设备，从设备级和系统级的角度，对电磁兼容性的测试环境、测试方法及发射功率限值要求等方面进行了规定。其内容除电磁干扰的规定外，还有电磁耐受的规定，主要是检测产品在各种电磁干扰环境下能否正常工作。

1.2国内标准国内与卫星通信应用相关的标准包括了国家标准、国家军用标准及相关行业标准。国家标准化管理委员会中设有TC79（无线电干扰）、TC239（广播电影电视）、TC246（电磁兼容）、TC425（宇航技术及其应用）和TC485（通信）等多个与卫星通信应用相关的全国专业标准化技术委员会。国内与卫星通信应用相关的标准共113项，这些标准大部分都制定于上世纪80年代和90年代，主要分为6类：基础标准、频谱标准、协议标准、地球站标准、电磁兼容标准和卫星入网标准。a）基础标准的数量较少，主要是对广播电视系统中涉及的卫星广播术语、卫星通信涉及的各类设备的命名方式作了规定。b）频率标准大部分都是采标于ITU标准，并在ITU标准的基础上结合我国的国情对频率的规划和共用、星地传输链路中大气损耗和降雨衰减的计算方法等内容作了规定。c）协议标准集中在广电领域，主要对卫星广播电视系统和数字卫星新闻采集系统的调制方式、信道编码等内容作了规定。d）地球站标准包括了地球站系统及其关键设备，可分为产品规范和测量方法标准。其中，产品规范主要对各类型地球站及其关键设备的业务能力、系统组成、性能指标等技术要求作了规定；测量方法标准则对地球站系统及其关键设备技术指标的测试方法作了规定。e）电磁兼容标准主要对干扰源、干扰允许值、具体的测试方法等作了规定。f）卫星入网标准主要对C频段和Ku频段通信卫星应满足技术要求（如接口匹配、频率干扰、时钟同步等）作了规定。

1.3国内外标准的差异分析国外在制定卫星通信应用相关标准时并没有建立标准体系进行系统规划，而是按照不同的专业领域成立了多个工作组，由各工作组根据各自专业领域的实际需要，针对存在的具体问题制定标准。因此，它们的标准很贴近实际应用，但标准的系统性以及标准之间的协调性略显缺失。此外，国外标准与工程实践联系紧密，很多标准都有工程背景，并做到了与工程研制同步更新（有的标准中甚至为暂时不成熟的章节预留了空白页，以便于实时更新），因此具有很高的权威性和时效性。欧美各国普遍都采用了这些标准开展卫星通信应用活动。相比于国外，我国的卫星通信应用相关标准较少，且现有标准由于制定时间较长，实效性较差。我国参与卫星通信应用相关标准制定的行业较多，标准类型多样，包括国家标准（GB）、通信行业标准（YD）、航天行业标准（QJ）、电子行业标准（SJ）、电力行业标准（DL）、广电行业标准（GY）以及民用航空行业标准（MH）等。这些标准大部分由用户制定，这与行业特点以及我国的行政分工密切相关。通信卫星属于定制产品，不同用户有不同的需求，因此各用户根据自身需求制定了相关标准，包括星地传输协议、地球站技术要求、卫星入网要求等。另外，我国的卫星通信应用相关标准有很大一部分都采标于ITU的“建议书”，如GY/T197-2003《数字卫星新闻采集通用技术规范》等。对于ETSI标准，我国也在参考使用，如卫星广播电视系统的星地传输协议就是建立在DVB-S的基础上，但是并没有采标制定为我国的标准。

2卫星通信应用标准体系框架

通过上面对卫星通信应用产业链及国内外相关标准的简介与分析可以看出，国外的卫星通信应用发展已经很成熟，拥有多个全球和区域卫星通信系统，在3个业务领域（BSS、FSS、MSS）都成功开展了商业应用，而我国的卫星通信应用还只有C频段和Ku频段（即BSS和FSS规划的部分频段）。同时，国外在相关标准化工作方面也领先于我国，ITU和ETSI的标准制修订工作与卫星通信系统建设工作同步，现有标准已不仅基本覆盖了卫星通信应用的各领域，也反映了目前的实际情况。相比而言，我国的现有标准在覆盖面和时效性等方面都存在一定的差距。笔者在综合国内外现有标准规划的基础上，考虑与国际接轨，并结合我国卫星通信产业的发展及我国的管理特点，提出了我国卫星通信应用标准体系的初步构想，标准体系框架如图2所示。该体系框架顶层分为五大类：基础标准、星地接口标准、关键设备标准、地球站标准以及运营管理标准。a）基础标准分为术语标准和电磁兼容性标准。术语标准包括了卫星通信应用涉及的各领域术语和定义，与国际接轨，以统一行业内对相关概念和指标认识；电磁兼容标准包括了对地球站系统及其关键设备的电磁干扰要求和电磁敏感度要求，以指导地球站系统及其关键设备的电磁兼容性设计、测试及验收。b）星地接口标准分为频谱标准和协议标准。频谱标准包括频率的管理、申报、干扰协调等内容，以规范和指导3个频段（BSS、FSS、MSS）的使用；协议标准包括卫星广播电视系统、卫星宽带通信系统、卫星移动电话系统等多种卫星通信系统的系统架构、物理层协议、数据链路层协议等内容，以指导卫星通信系统的设计和地面应用终端的研制。c）关键设备标准分为天线标准、天线跟踪伺服设备标准、上变频功率放大器标准、低噪声下变频放大器标准及调制解调器标准。这五部分标准覆盖各类设备的主要产品规格，包括相关产品的技术要求、测试方法等内容，以规范和指导关键设备的采购与验收。d）地球站标准分为固定地球站标准、移动地球站标准及便捷式地球站标准。这三部分标准涵盖各种类型、各种形式的地球站，包括设计指南、测试方法、试验方法等内容，以规范和指导地球站系统的设计、测试、试验及验收。e）运营管理标准分为卫星入网标准和地球站入网标准。这两部分标准分别包括卫星和地球站入网应该满足的技术要求，以规范和指导卫星与地球站的入网审核。

3展望与建议

随着我国社会经济的快速发展，卫星通信应用在我国的国民经济建设中扮演着越来越重要的角色。国家“十二五”规划将“全面提高信息化水平”列为国家发展战略；国务院关于加快发展战略性新兴产业的决定中，也明确提出“积极推进空间基础设施建设，促进卫星及其应用产业的发展”；“一带一路”战略的实施也需要卫星通信来解决“一带一路”沿线地面通信网络无法覆盖区域的通信问题。目前，我国已有10余颗商业通信卫星在轨运行，这些卫星主要使用C频段和Ku频段，而目前国际商业通信卫星已经覆盖了S、C、Ku、Ka等多个频段，未来我国势必也将发展基于S频段和Ka频段的商业通信卫星。随着S频段和Ka频段通信卫星的投入使用，卫星通信的应用领域将得到进一步扩展。经过40多年的发展，我国的卫星通信应用产业已形成了完整的产业链，设备制造商、系统集成商、卫星运营商及终端用户都在各自领域开展了标准化工作对通信卫星系统的研制、运行管理及应用等相关环节进行规范，但相关标准的制定和规划有所欠缺。为进一步规范市场、引领卫星通信应用产业健康、有序地发展，有必要对整条产业链的资源进行梳理与整合，建立完善的卫星通信应用标准体系。结合我国卫星通信应用产业的发展情况，笔者针对卫星通信应用标准体系的建设提出以下几点建议。a）频率是卫星通信的基础，而ITU制定的《无线电规则》则是世界各国开展无线电业务必须遵守的法规，因此我国也应按其规则进行申报和使用频谱资源。同时，ITU官方已经了《无线电规则》的中文版，对其中已经规定的内容我国没有必要再制定相关标准。此外，ITU的“建议书”是针对各国在频率使用过程中遇到的具体问题所制定的，涉及各国之间的频率干扰和协调，“建议书”虽然没有《无线电规则》一样的效力，但对指导我国更好地开展无线电业务具有积极意义。笔者建议，可以结合我国的具体国情对相关“建议书”进行采标。b）ETSI制定的卫星通信协议凝聚了欧美在卫星通信应用领域的研究成果，在全球范围内具有很高的权威性，很多商业卫星通信系统都采用ETSI制定的通信协议。我国卫星广播电视系统所采用的通信协议也是建立在DVB-S的基础上的，为了防止不法分子的入侵与干扰，我国的星地传输协议沿用了DVB-S的系统架构，但对某些关键技术进行了修改，以达到加密的要求。考虑卫星通信系统在国家层面的重要战略意义，我国可以参考与借鉴ETSI所制定的卫星通信协议制定适合自身需要的卫星通信协议。c）地球站是复杂的系统级产品，它的性能是各分系统相互协调、各关键设备综合作用的结果，单一设备的性能无法直接决定地球站的系统性能。而不同厂商掌握的技术不同，不同厂商在设备的设计、生产等研制环节存在较大差异，基于商业机密和专利等方面的原因，各厂商不可能将自己的方法与经验在行业内推广。同时，由于某些大型地球站属于定制产品，其相关组成设备也需要根据用户的需求进行设计，因此针对地球站的关键设备制定相关标准是相对困难的，ETSI和我国关于地球站的标准都主要集中在地球站系统层面。目前我们的卫星通信应用产品和标准主要集中于C频段和Ku频段，在系统级产品领域，航天恒星、中电54所、熊猫电子等单位都拥有各自成熟的产品线，包括固定地球站、车载移动地球站、船载移动地球站、可搬移地球站等，但在机载移动地球站领域，国内产品目前还没有通过相关认证，暂不具备在商业应用的资质。另外，随着S频段和Ka频段商业通信卫星的研制，S频段和Ka频段地球站研制也在同步进行中，基于S频段和Ka频段的地球站及其关键设备将是我国卫星通信应用发展的重点方向。关于地球站，国内也有相关标准（国家标准、国家军用标准和行业标准等）对地球站的选址、入网、电磁兼容性及环境适应性等进行规定，用于指导地球站的设计。但相比于ETSI标准，国内标准的数量较少，对不同形式地球站的区分度不够细化，且部分标准年代较旧，更新不及时，考虑到ETSI标准的专业性和权威性，建议参照ETSI标准对这些进行修订和完善，同时补充关于S频段和Ka频段地球站的相关标准。d）标准体系的建设是一个逐步完善的过程，应在借鉴国外经验的基础上，结合我国卫星通信应用产业的发展规划，动员从事卫星通信应用工作的相关单位，系统开展所需标准项目的梳理，编制卫星通信应用标准体系表，并完成缺项标准的制定；同时还应建立卫星通信应用标准信息平台，使卫星通信应用产业的从业人员能够方便地了解和使用标准，从而规范和引领我国卫星通信应用产业发展。

作者：张乐 单位：北京空间科技信息研究所