铱星系统及其加入GMDSS后对航运企业的影响

柳邦声

摘  要：航行安全、通信与搜救分委会第4次会议（NCSR4）于2017年3月6日到3月10日在伦敦召开，会议议题之一就是回顾“SOLAS” 第四章及其附录，以容纳新的移动卫星系统，铱星系统作为最有可能纳入M-GMDSS的卫星通信系统应当引起我们的关注。本文介绍了铱星系统加入GMDSS的进程以及铱星通信系统的组成和特点，铱星通信系统加入GMDSS后对于企业的影响，期望对读者有所启发。

关键词：GMDSS;铱星系统;SOLAS;IMO;NCSR

铱星系统，又称铱星计划，是美国摩托罗拉公司1988年推出的第一代真正依靠卫星通信系统提供联络的全球个人通信方式，旨在突破现有基于地面的蜂窝无线通信的局限，通过太空向任何地区、任何人提供语音、数据、传真及寻呼信息。

1 铱星系统加入GMDSS的进程

铱星系统加入GMDSS的进程源于GMDSS现代化，国际海事组织（IMO）主导了GMDSS复审及现代化的研究。在2009年第86次海安会上核准了“关于开展对GMDSS要素和程序”复审问题，2012年，COMSAR第16次会议确定了GMDSS复审和现代化的任务范围，同年海上安全委员会（MSC）第90次会议正式批准并启动了“GMDSS复审与现代化”项目，项目包括高级复审、详细复审和现代化计划三部分内容。高级复审完成后，其中一项内容就是把“Inmarsat”修改为“认可的移动卫星通信服务”，就目前来说，能够提供真正全球卫星移动通信服务的卫星通信系统只有美国的铱星系统，所以GMDSS高级复审为铱星系统进入GMDSS系统打开了一扇门。2018年，IMO海上安全委员会第99届会议（MSC99）通过了SOLAS公约修正案，其中内容之一就是在SOLAS第IV章中纳入“认可的移动卫星业务”的定义，相应将各条以及附录证书中有关术语“Inmarsat”都修订为“经认可的移动卫星业务”。这位、为铱星系统进入GMDSS又向前迈进了一大步。2018年2月，在NCSR 5次会议上，关于铱星在GMDSS使用认可方面相关国家的参会代表发生争议，一些国家认为铱星系统基本满足A.1001（25）决议，可以将其纳入GMDSS中;但有些国家认为铱星系统在系统备份、频率干扰、终端产品认可、星座布局、可用性所使用的计算公式等方面存在问题，不支持其认可。2019年2月，在NCSR 6次会议上，关于船舶地球站，统一使用“recognized mobile satellite service ship earth station”（被认可的移动卫星业务船舶地球站）。可以预见的是，在将来的GMDSS中，铱星系统最有可能与Inmarsat一起，成为M-GMDSS的一个组成部分。

2 铱星系统

2.1 铱星系统简介

铱系统（Iridium）是美国摩托罗拉公司（Motorola）于1987年提出的低轨全球个人卫星移动通信系统，它与现有通信网结合，可实现全球数字化个人通信。

该系统原设计为77颗小型卫星，分别围绕7个极地圆轨道运行，因卫星数与铱原子的电子数相同而得名。后来通过研究发现，6个轨道也可以很好地完成既定的通信任务，因此改为66颗卫星围绕6个极地圆轨道运行，但仍用原名称。极地圆轨道高度约780 km，每个轨道平面分布11颗在轨运行卫星及1颗备用卫星，实际有72颗卫星在轨运行。

铱系统卫星有星上处理器和星上交换，并且采用星际链路（星际电路是铱系统有别于其他卫星移动通信系统的一大特点），因而系统的性能极为先进，但同时也增加了系统的复杂性，提高了系统的投资费用。

铱系统市场主要定位于商务旅行者、海事用户、航空用户、紧急援助、边远地区。铱系统设计的漫游方案除了解决卫星网与地面蜂窝网的漫游外，还解决地面蜂窝网间的跨协议漫游，这是铱系统有别于其他卫星移动通信系统的又一特点。铱系统除了提供话音业务外，还提供传真、数据、定位、寻呼等业务。

2.2 铱星系统组成

铱系统主要由4部分组成：空间段、系统控制段（SCS）、用户段、关口站段（GW）。

① 间段

由分布在6个极地圆轨道面的72颗星（6颗备用星）组成。铱系统星座设计能保证全球任何地区在任何时间至少有一颗卫星覆盖。铱系统星座网提供手机到关口站的接入信令链路、关口站到关口站的网路信令链路、关口站到系统控制段的管理链路。每个卫星天线可提供960 条话音信道，每个卫星最多能有两个天线指向一个关口站，因此每个卫星最多能提供1 920条话音信道。铱系统卫星可向地面投射48个点波束，以形成48个相同小区的网络，每个小区的直径为 689 km，48个点波束组合起来，可以构成直径为4 700 km的覆盖区，铱系统用户可以看到一颗卫星的时间约为10 min。铱系统的卫星采用三轴稳定，寿命约5年，相邻平面上卫星按相反方向运行。每个卫星有4条星际链路，一条为前向，一条为反向，另两条为交叉连接。星际链路速率高达 25 Mbps，在L频段10.5MHz频带内按FDMA方式划分为12个频带，在此基础上再利用TDMA结构，其帧长为90 ms，每帧可支持4个50 kbps用户连接。

② 统控制段（SCS）

SCS是銥系统的控制中心，它提供卫星星座的运行、支持和控制，把卫星跟踪数据交付给关口站，利用寻呼终端控制器（MTC）进行终端控制。SCS包括三部分：遥测跟踪控制（TTAC）、操作支持网（OSN）和控制设备（CF）。SCS有三方面功能：空间操作、网络操作、寻呼终端控制。SCS有两个外部接口，一个接口到关口站，另一个接口到卫星。

③ 户段

用户段指的是使用铱系统业务的用户终端设备，主要包括手持机（ISU）和寻呼机（MTD）等，将来也可能包括航空终端、太阳能电话单元、边远地区电话接入单元等。ISU是铱系统移动电话机，包括两个主要部件：SIM卡及无线电话机，它可向用户提供话音、数据（2.4kbps）、传真（2.4kbps），为了满足海事用户的需求，铱星设备生产商已经开发出不同型号的铱星船载设备来满足航运企业的需求。