中国北斗加速GMDSS国际化进程

2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通，这是继美国的GPS、俄罗斯的 GLONASS 之后第三个成熟的全球卫星导航定位系统。但是不同于美俄的卫星导航系统，北斗全球卫星导航系统开发了独有的短报文功能，可以实现全球范围内的双向通信。这也为北斗卫星导航系统向GMDSS提供服务奠定了技术基础。

一、北斗短报文服务系统结构

北斗短报文服务系统（BDMSS）由空间段、地面段和移动终端三部分构成。

  1.空间段

BDMSS卫星群由三颗在轨运行卫星和两颗在轨备用卫星组成（均为地球静止轨道（GEO）卫星）。三颗运行卫星分别位于东经80°（北斗GEO-2）、110.5°（北斗GEO-3）和140°（北斗GEO-1），两颗在轨备用卫星分别位于东经58.75°（北斗GEO-5）和160°（北斗GEO-4）。在一颗运行卫星完全失效的情况下，备用卫星可以完全取代运行卫星以恢复服务。卫星星座如图1所示。

图1：卫星星座

  2.地面段

如图2所示，地面部分包括一个主控制站（BDMSS-MCS）、一个网关（BDMSS-Gateway）以及地面通信链路。BDMSS-MCS和BDMSS-Gateway相距10公里，由专用线路链接。另外一套备用的BDMSS-MCS和BDMSS-Gateway将于2022年底分别在四川和上海建成。

图2：BDMSS网络

BDMSS-MCS通过专用线路与BDMSS-Gateway相连，通信链路在设计上增加了备用部分，以满足系统冗余性和实时性的要求。BDMSS-Gateway通过专用线路、公共交换网络或互联网与救援协调中心（RCC）连接，可以根据所传输信息的优先级和流量大小，选择不同的通信链接。BDMSS-Gateway也允许系统与其他不同类型网络用户连接，比如使用互联网的海上安全信息（MSI）供应商等。

  3.移动终端

 BDMSS用户终端能够与卫星进行双向通信传输，发送遇险报警信息以及完成SAR协调通信等。如图3所示，BDMSS用户终端与北斗导航卫星系统（BDS）模块集成，提供不断更新的位置和时间信息。

图3：北斗海事用户终端与天线装置

BDMSS用户终端配备了专用的遇险按钮、遇险取消按钮和测试按钮。终端上的触摸屏可以进入菜单项，用于撰写和显示常规信息及显示海上安全信息。

二、面向GMDSS的相关服务

BDMSS系统可实现全球范围内稳定的双向信息通讯，基本可以满足GMDSS对于信息传输的要求。

1.提供GMDSS相关服务

1.1船对岸的遇险报警

如图4所示。在按下用户终端专用的遇险按钮三秒钟后，遇险警报被传送到BDMSS-MCS。BDMSS-MCS收到遇险警报会自动向终端发送一个确认接收的消息。如果没有收到MCS的确认，用户终端将每隔10秒再次发送遇险警报，直到获取MCS的确认消息为止。

图4：船对岸报警

遇险警报经过BDMSS-MCS会被路由到BDMSS-Gateway。一旦BDMSS-Gateway收到遇险警报，它就会通过传真和网络服务自动传送到RCC，BDMSS-Gateway中的值班人员会收到视觉和听觉警报。值班人员在60秒内将打电话给RCC，确认对方收到了遇险警报。如果遇险警报没有成功传递给负责的RCC，或者没有得到RCC的回应，BDMSS-Gateway将在60秒内自动将遇险警报转发到第二RCC。

1.2岸对船的遇险报警

图5给出了一个岸对船遇险中继警报的图示。RCC向以遇险位置为中心、半径由操作者选定的海域发送遇险中继通信信息。岸对船的遇险中继警报将作为遇险优先的广播信息被即刻处理，传递给BDMSS的海上移动终端。

图5：岸对船报警

1.3搜救协调通信

 船对岸和岸对船的搜救协调通信路由与上述报警路由相同。在搜救过程中，区域协调中心将作为搜救协调通信的联络点，同时也是所有搜救协调信息的发起人或收件人。船只终端可以向RCC发送一个以遇险、紧急或安全为优先的信息。一个RCC可以向一艘船发送一个以危难、紧急或安全为优先的信息。船与船之间的搜救协调通信可以通过如图6所述的常规通信方式实现。

图6：常规通信方式

1.4海上安全信息播发

在BDMSS注册的RCC和MSI提供者会被分配一个特定的四位数的号码。船上产生的MSI信息可以被发送到MSI提供者，优先考虑紧急或安全等级信息。医疗建议信息可以以紧急或安全优先的方式发送到区域协调中心。

每个广播信息由BDMSS-Gateway根据信息参数进行处理，然后作为一个整体路由到BDMSS-MCS,再根据消息参数对广播消息进行排队发送，并根据指定的地理区域通过一个或多个卫星波束分发。BDMSS将按照MSI提供者的要求，在指定的时间间隔内进行重发。图7提供了MSI的岸对船广播的图示。

图7：MSI广播方式

每个NAVAREA和METAREA都被定义为一个地理区域，分配有一个独特的识别号码。广播信息的发布区域由一组GNSS坐标来定义。BDMSS能够向以下两类地区广播MSI。1.用户定义的区域，可以是矩形（通过一组坐标）或圆形（中心点加半径）；2. BDMSS服务范围内的NAVAREA（s）和METAREA（s）。

2.BDMSS系统性能

2.1网络容量

BDMSS能够以每小时1000万条信息的速度为用户提供海上遇险、紧急、安全和一般通信服务。目前有超过70万用户，平均每小时传送超过120万条信息。作为比较，BDMSS地面站在2020年收到82个遇险警报，2021年收到76个遇险警报。因此，可以推断，BDMSS有足够的能力来支持GMDSS所需的通信容量。

图8：BDMSS基本性能

2.2系统稳定性

根据CTTIC(中国交通通信信息集团有限公司，负责北斗卫星导航系统的营运)提供的数据，如图9所示。从2003年至2021年，除了2014年3月4日和2019年5月30日的系统故障，分别造成59分钟、5分钟和59秒的服务中断外，BDMSS没有发生服务中断。上述第一次中断的原因尚不清楚，但系统后来已经得到升级优化，第二次中断是由BDMSS-MCS的故障引起的。可见，BDMSS已经超过了A.1001（25）号决议要求的99.9%的可用性要求。

图9：BDMSS系统稳定性

三、国际化进程

为推进北斗系统在全球海事领域的应用和国际化工作，中国曾向IMO提出承认北斗短报文服务系统（BDMSS）用于GMDSS的申请，海上安全委员会（MSC）第九十九届会议审议了（MSC 99/12/1）该申请，并在审议后将该申请提交给NCSR分委会，由其评估详细资料，同时授权NCSR分委会邀请IMSO（国际移动卫星组织)进行相关技术和业务评估（MSC 99/22）。

2020年，我国向NCSR7提交了北斗短报文服务系统（BDMSS）加入GMDSS的预评估报告（NCSR7/14），该文件介绍了根据A.1001(25)号决议确定的标准对BDMSS进行预评估的情况。NCSR7审议并通过了该份报告，随后按照流程邀请IMSO对BDMSS进行技术和运行评估，并要求在评估后向分委会提供一份报告以供审议（NCSR 7/23）。

2022年6月，NCSR9对IMSO提交的BDMSS技术与运营评估报告和中国提交的建议MSC106会议批准BDMSS加入GMDSS的认可进行了审议。会议通过了BDMSS的技术与运营评估报告，但大会认为，在MSC106会议批准BDMSS加入GMDSS的认可前，还需要完成由于疫情影响而未完成的“BDMSS获得认可前待解决的技术和运营事项”。据悉，IMSO将在2022年7月中下旬赶赴中国完成这些事项。