海事卫星通信系统

海事卫星通信系统

maritime satellite communications，system of

 它利用通信卫星作为中继站的一种船舶无线电通信系统。它具有全球（除南北极区外）、全时、全天候、稳定、可靠、高质量、大容量和自动通信等显著优点。它有可靠的国际保障，不受国际突发事件和政治因素的影响。任何国家和政治组织是不可能利用其实施通信封锁和经济制裁的；系统采用成熟的技术，在技术上非常可靠；系统有提供海上和航空移动通信的能力.

    我国的海事、地震、气象等政府部分都是海事卫星电话的使用者。政府首脑，如美国总统的车上永远都配有一部海事卫星电话保证随时可以取得联系。

     海事卫星电话全部64颗卫星几乎覆盖了全世界99%的区域,基本上没有盲区。客户获益于全球无缝隙的卫星覆盖网络，覆盖区域包括所有的主要陆地，航道和海洋。这意味着高度的通信安全性和稳定性。

     全球目前只有两家海事卫星电话生产商，丹麦的Thrane&Thrane公司和挪威的NERA公司。

      使用通信卫星作为中继站的船舶无线电通信系统。其特点是质量高，容量大，可全球、全天候、全时通信。美国于1976年先后向大西洋、太平洋和印度洋上空发射了三颗海事通信卫星，建立了世界上第一个海事卫星通信站，主要容量服务于海军  。1979年7月国际海事卫星组织成立  ，并于1982年建立了国际海事卫星通信系统，成为第一代国际海事卫星通信系统。海事卫星通信系统虽然造价昂贵，但因其有许多优点，而发展前景广阔。

海事卫星通信系统是由通信卫星、岸站和船站三大部分组成。①海事通信卫星。它是系统的中继站，用以收、发岸站和船站的信号。卫星布设于太平洋、大西洋和印度洋三个洋区，采用静止轨道卫星，卫星可提供电话、电报、传真和共用呼叫服务。②岸站。它是设在海岸上的海事卫星通信地球站，起通信网的控制作用，设有天线等设备，岸台可与陆上其他通信网相连通。③船站。它是装在船上的海事卫星通信地球站，是系统的通信终端，装备有抛物面天线等设备，电话通信采用调频方式，电报通信采用移相键控调制方式。每颗通信卫星的通信容量的分配是由指定岸站的网络协调站负责分配卫星通信信道。电报信道预先分配给各岸站，由其负责分配与船站进行电报通信的时隙。电话信道由网络协调站控制，由船站、岸站进行申请后分配。

 

 

海事卫星移动通信系统——Inmarsat     本节知识要点：         Inmarsat系统组成           nmarsat航空卫星通信系统       Inmarsat-P系统的组成       Inmarsat-P系统特点

最早的GEO卫星移动系统，是利用美国通信卫星公司（COMSAT）的Marisat卫星进行卫星通信的，它是一个军用卫星通信系统。70年代中期为了增强海上船只的安全保障，国际电信联盟决定将L波段中的1535～1542.5MHz和1636.3～1644MHz分配给航海卫星通信业务，这样Marisat中的部分内容就提供给远洋船只使用。     1982年形成了以国际海事卫星组织（Inmarsat）管理的Inmarsat系统，开始提供全球海事卫星通信服务。1985年对公约作修改，决定把航空通信纳入业务之内，1989年又决定把业务从海事扩展到陆地。1994年12月的特别大会上，国际海事卫星组织改名为国际移动卫星组织，其英文缩写不变仍为“Inmarsat”。     目前它已是一个有79个成员国的国际卫星移动通信组织，约在143个国家拥有4万多台各类卫星通信设备，它已经成为惟一的全球海上、空中和陆地商用及遇险安全卫星移动通信服务的提供者。中国作为创始成员国之一，由中国交通部和中国交通通信中心分别代表中国参加了该组织。 9.3.1  系统的组成     Inmarsat系统由船站、岸站、网络协调站和卫星等部分组成。下面简要介绍各部分的工作特点：     1.卫星     Inmarsat通信系统的空间段由四颗工作卫星和在轨道上等待随时启用的四颗备用卫星组成。这些卫星位于距离地球赤道上空约35700km的同步轨道上，轨道上卫星的运动与地球自转同步，即与地球表面保持相对固定位置。所有Inmarsat卫星受位于英国伦敦Inmarsat总部的卫星控制中心（SCC）控制，以保证每颗卫星的正常运行。     每颗卫星可覆盖地球表面约1／3面积，覆盖区内地球上的卫星终端的天线与所覆盖的卫星处于视距范围内。四个卫星覆盖区分别是大西洋东区、大西洋西区、太平洋区和印度洋区。目前使用的是Inmarsat第三代卫星，它们拥有48dBW的全向辐射功率，比第二代卫星高出8倍，同时第三代卫星有一个全球波束转发器和五个点波束转发器。由于点波束和双极化技术的引入，使得在第三代卫星上可以动态地进行功率和频带分配，从而大大提高了卫星信道资源的利用率。为了降低终端尺寸及发射电平，Inmarsat-3系统通过卫星的点波束系统进行通信。除南北纬75度以上的极地区域以外，四个卫星几乎可以覆盖全球所有的陆地区域。     2.岸站（CES）     CES是指设在海岸附近的地球站，归各国主管部门所有，并归它们经营。它既是卫星系统与地面系统的接口，又是一个控制和接续中心。其主要功能为：     (1)对从船舶或陆上来的呼叫进行分配并建立信道；     (2)信道状态（空闲、正在受理申请、占线等）的监视和排队的管理；     (3)船舶识别码的编排和核对；     (4)登记呼叫，产生计费信息；     (5)遇难信息监收；     (6)卫星转发器频率偏差的补偿；     (7)通过卫星的自环测试；     (8)在多岸站运行时的网络控制功能；     (9)对船舶终端进行基本测试。     每一海域至少有一个岸站具备上述功能。典型的CES抛物面天线直径为11～14米，收发机采用双频段工作方式，C频段用于语音，L频段用于用户电报、数据和分配信道。     3.网路协调站（NCS）     网路协调站（NCS）是整个系统的一个重要组成部分。在每个洋区至少有一个地球站兼作网络协调站，并由它来完成该洋区内卫星通信网络必要的信道控制和分配工作。大西洋区的NCS设在美国的Southbury，太平洋区的NCS设在日本的Ibaraki，印度洋区的NCS设在日本的Namaguchi。     4.船站（SES）     SES是设在船上的地球站。因此，SES的天线在跟踪卫星时，必须能够排除船身移位以及船身的侧滚、纵滚、偏航所产生的影响；同时在体积上SES必须设计得小而轻，使其不致影响船的稳定性，在收发机带宽方面又要设计得有足够带宽，能提供各种通信业务。为此，对SES采取了以下技术措施：     (1)选用L频段；     (2)采用SCPC／FDMA制式以及话路激活技术，以充分利用转发器带宽；     (3)卫星采用极子碗状阵列式天线，使全球波束的边缘地区亦有较强的场强；     (4)采用改善HPA（发送部分的高功放），来弥补因天线尺寸较小所造成天线增益不高的情况；     (5)L频段的各种波导分路和滤波设备，广泛采用表面声波器件（SAW）；     (6)采用四轴陀螺稳定系统来确保天线跟踪卫星。     SES根据Inmarsat业务的发展被分为A型站、B型站、M型站和C型站标准，1992～l993年投入应用的B、M型站，采用了数字技术，它们最终将取代A型站和C型站。     每个SES都有自己专用的号码，通常SES由甲板上设备（ADE）和甲板下设备（BDE）两大部分组成。ADE包含天线、双工器和天线罩；BDE包含低噪声放大器、固体高功放等射频设备，以及天线控制设备和其它电子设备。射频部分也可装在ADE天线罩内。 9.3.2  Inmarsat航空卫星通信系统     Inmarsat航空卫星通信系统主要提供飞机与地球站之间的地对空通信业务。该系统由卫星、航空地球站和机载站三部分组成。如图9-2所示。

图9-2  Inmarsat航空卫星通信系统

卫星与航空地球站之间采用C频段，卫星与机载站之间采用L频段。航空地球站是卫星与地面公众通信网的接口，是Inmarsat地球站的改装型；机载站是设在飞机上的移动地球站。Inmarsat航空卫星通信系统的信道分为P、R、T和C信道，P、R和T信道主要用于数据传输，C信道可传输话音、数据、传真等。     航空卫星通信系统与海上或地面移动卫星通信系统有明显差异，例如飞机高速运动引起的多普勒效应比较严重、机载站高功率放大器的输出功率和天线的增益受限。因此，在航空卫星通信系统设计中，采取了许多技术措施，如采用相控阵天线，使天线自动指向卫星；采用前向纠错编码、比特交织、频率校正和增大天线仰角，以改善多普勒频移的影响。     目前，支持Inmarsat航空业务的系统主要有以下5个：     (1)Aero-L系统：低速（600bps）实时数据通信，主要用于航空控制、飞机操纵和管理；     (2)Aero-l系统：利用第三代Inmarsat卫星的强大功能，并使用中继器，在点波束覆盖的范围内，飞行中的航空器可通过更小型、更廉价的终端获得多信道话音、传真和电路交换数据业务，并在全球覆盖波束范围内获得分组交换的数据业务；     (3)Aero-H系统：支持多信道话音、传真和数据的高速（10.5kbps）通信系统，在全球覆盖波束范围内，用于旅客、飞机操纵、管理和安全业务；     (4)Aero-H+系统：是H系统的改进型，在点波束范围内利用第三代Inmar sat卫星的强大容量，提供的业务与H系统基本一致；     (5)Aero-C系统：它是Inmarsat-C航空版本，是一种低速数据系统，可为在世界各地飞行的飞机提供存储转发电文或数据报业务，但不包括航行安全通信。     目前，Inmarsat的航空卫星通信系统已能为旅客、飞机操纵、管理和空中交通控制提供电话、传真和数据业务。从飞机上发出的呼叫，通过Inmarsat卫星送入航空地球站，然后通过该地球站转发给世界上任何地方的国际通信网络。 9.3.3  Inmarsat-P     Inmarsat业务的发展如表9-1所示。其中移动性较强的Inmarsat-C及M的开发是由于Inmarsat-3卫星的成功发射，而逐步走向实用的。Inmarsat-A/B的体积相当于衣箱大小，Inmarsat-C/M体积相当于公文包大小。

表9-1  Inmarsat业务的发展

业务   日期   使用终端   Inmarsat-A   1982年   初期的话音和数据终端   Inmarsat-Aero   1990年   航空话音和数据终端   Inmarsat-C   1991年   公文包式数据终端   Inmarsat-M   1993年   公文包式数字电话终端   Inmarsat-B   1993年   数字全业务终端   全球寻呼   1994年   袖珍式传呼机   导航业务   1995年   各种专用业务终端   音频广播   九十年代中期   尚未规范化   Inmarsat-P   正在逐步完善之中   手持式卫星电话

在Inmarsat-P的开发过程中，第一步是在1991年底推出的Inmarsat-C终端，它是采用信息存储转发方式进行通信的。移动用户可事先在显示屏上编辑好电文，然后以数据包形式通过卫星发往所需的地面站，地面站在收完最后一组数据包后，对数据包进行复原处理，最后通过国际电信网在几秒钟内将电报送达用户。     采用存储转发方式，可以使Inmarsat卫星的工作容量得到最大限度的利用，从而降低用户的费用；还可以使用户充分利用陆地通信网中各种通信方式发送数据。Inmarsat-C终端把接收机、发射机、天线三者集成在—个仅有16开书本大小的公文包内，重量约3～5kg，其天线使用小型的定向或全向性天线，很易于指向卫星。     Inmarsat-M终端是Inmarsat于1992年底推出的，它是通向全球个人移动通信的桥梁。它可提供直接拨号、双向电话、第三类传真（GROUP-3）和数据通信，提供单跳、全球范围内的移动、稀路由电话服务，具有直接与国际电信网连接的选择能力。该终端已经广泛用于各类船舶、航空用户以及各种类型的车辆。即使船舶、飞机、车辆在行进中，其天线也能够自动跟踪卫星，随时保持与卫星的联系。随着世界网络信令系统的发展，Inmarsat-M终端将提供单一号码的入口接续，并与蜂窝系统互连。     Inmarsat为了实现全球个人移动通信，在1991年9月公布了Inmarsat 21世纪工程计划，也就是现在的ICO通信系统。目前体积小、重量轻、费用低的通信终端（称Inmarsat-P终端），已经能够提供用户越洋的全球手持卫星话音通信以及数据、寻呼、定位等业务，并能与国际公众通信网（PSTNS）接口。     自1995年ICO全球通信公司成立到目前为止，Inmarsat-P系统正在按照预定的方案和计划如期进行和落实，部分功能和业务目前已经能够实现。下面介绍该系统组成和特点。     1.Inmarsat-P系统的组成     Inmarsat-P系统由空间段、地面段和用户终端组成。Inmarsat-P使用GSM标准作为其主要的数据通信技术平台，同时保留与非GSM标准业务漫游的兼容能力。     (1)空间段     Inmarsat-P的空间段由在高度10355km轨道运行的10颗主用卫星、2颗备用卫星及相关控制设备组成。每颗卫星至少能支持4500个电话，采用时分多址（TDMA）技术，使用(1980～2010MHz)/(2170～2200MHz)频段，一颗卫星有163个点波束，由网络协调中心（NCC）通过网络协调站（NCS）实施系统的全面管理和运作。     (2)地面段     地面段由合理分布在全球不同地方的12个卫星接续枢纽站（SAN站）和两个网络中心（NME）与一个通过光缆组成的全球网络相互连接而构成。每个SAN站提供与Inmarsat-P卫星转接的基本接口，同时存储必要的用户数据，SAN站还与地面各种互连接点相连，作为与公众电话交换网、移动网和数据网的基本接口，SAN站由当地运营者管理和维护。     (3)用户终端段     Inmarsat-P系统的用户终端可以是单模手持电话机，也可以是兼容陆地蜂窝系统的双模式手持机。双模式手持机可自动选择卫星或地面操作模式，也可由用户根据现有的卫星和地面系统可利用的程度及用户的意愿进行选择，其手持机与当前的蜂窝系统、电话手持机在体积外观和话音质量方面都非常相似。Inmarsat-P双模式手机将提供GSM／ICO、DMAPS／ICO、PDC／ICO业务。     Inmarsat-P手持电话还具有一些可供选择的特点：其中包括外部数据接口和内部缓冲储存器等，另外它们也可支持数据通信、中文、寻呼、传真和智能卡（SIM）的使用。同时，Inmarsat-P用户电话还有多种用户终端形式，例如车载、航空、船舶等终端以及半固定和固定终端（如农村电话亭和集体电话）等，其中有许多终端可以使用比手持电话更高增益的发射功率，以支持传播更高比特率的数据。     2.Inmarsat-P系统特点     Inmarsat-P系统与其它系统比较，有以下显著特点：     (1)系统有50多个国家的直接投资者，国际卫星移动组织的各个成员国是间接投资者，具有广泛的国际基础，是该领域唯一不受某一大国操纵的公司，因此，有可靠的国际保障，不受国际突发事件和政治因素的影响。任何国家和政治组织是不可能利用其实施通信封锁和经济制裁的；     (2)系统采用成熟的技术，在技术上非常可靠；     (3)系统有提供海上和航空移动通信的能力，能够继承国际移动卫星组织承担海上遇险安全通信义务；     (4)系统充分考虑到各国主权问题，所有通信必须经过当地业务提供者的关口站，不损害当地的电信经营者的利益，也不侵犯当地的电信主权，有可靠的通信安全保障。将要在我国建设的卫星接续枢纽站（SAN）就是其网络的重要组成部分之一；     (5)系统所采用的频率是经过国际电联无线电大会批准的专用频段，我国国家无线电管理委员会也作出了相应的规划，预留了相应的频段；     (6)系统采用卫星／蜂窝网双模制式，其通信规程与各国已有的地面蜂窝网的通信系统兼容，既可较好地提高现有地面网络通信系统的利用率，也可使地面网络覆盖不到的地区实现移动通信，因此，它是地面蜂窝网的有利补充；     (7)系统投资者绝大部分是各国的电信经营者，而不是通信设备生产厂家，这避免了产品的独家垄断经营，降低用户的各方面费用。   海事卫星电话业务资费表   洋区 太平洋（POR） 印度洋（IOR） 站类 A（电话） A（传真） B M Mini-M A（电话） A（传真） B M Mini-M 洋区代码 8721 87281 8723 8726 87276 8731 8731 8733 8736 87376 资费标准 43 43 30 30 23 43 43 30 30 23       洋区 大西洋东区（AOR-EAST） 大西洋西区（AOR-WEST） 站类 A（电话） A（传真） B M Mini-M A（电话） A（传真） B M Mini-M 洋区代码 8711 87181 8713 8716 87176 8741 87481 8743 8746 87476 资费标准 53 53 30 30 23 53 53 30 30 23