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海事衛星電話的通信系統

Inmarsat系統是由國際海事衛星組織管理的全球第壹個商用衛星移動通信系統。原來中文名稱為“國際海事衛星通信系統”,現更名為“國際移動衛星通信系統”。°在20世紀70年代末80年代初,Inmarsat租用美國的Marisat、歐洲的Marecs和國際通信衛星組織的Intelsat-V衛星(都是GEO衛星),構成了第壹代的Inmarsat系統,為海洋船只提供全球海事衛星通信服務和必要的海難安全呼救通道。第二代Inmarsat的三顆衛星於20世紀90年代初布置完畢。

對於早期的第壹、二代Inmarsat系統,通信只能在船站與岸站之間進行,船站之間的通信應由岸站轉接形成“兩跳”通信。運行的系統是具有點波束的第三代Inmarsat,船站之間可直接通信,並支持便攜電話終端。 Inmarsat系統(第三代)的空間段由四顆GEO衛星構成,分別覆蓋太平洋(衛星定位於東經178°)、印度洋(東經65°)、大西洋東區(西經16°)和大西洋西區(西經54°)。系統的網控中心(NOC)設在倫敦Inmarsat(國際移動衛星組織)總部,負責監測、協調和控制網絡內所有衛星的操作運行,包括對衛星姿態、燃料消耗情況、星上工作環境參數和設備工作狀態的監測,同時對各地球站(岸站)的運行情況進行監督,並協助網絡協調站對有關運行事務進行協調。

系統在各大洋區的海岸附近有壹些地球站(習慣上稱為岸站),並至少有壹個網絡協調站(NCS)。岸站分屬Inmarsat簽字國主管部門所有,它既是與地面公用網的接口,也是衛星系統的控制和接入中心,其功能有:響應用戶(來自船站或陸地用戶)呼叫:對船站識別碼進行鑒別,分配和建立信道;登記呼叫並產生計費信息;對信道狀態進行監視和管理:海難信息監收:衛星轉發器頻率偏差的補償;通過衛星的自環測試和對船站的基本測試等。典型的岸站天線直徑為1lm~13m。網絡協調站對整個洋區的信道進行管理和協調,對岸站調用電話電路的要求進行衛星電路的分配與控制;監視和管理信道使用狀況,並在緊急情況下強行插入正在通話的話路,發出呼救信號。

Inmarsat系統的組成如圖7-21所示,地面段包括網絡協調站、岸站和船站(移動終端)。在衛星與船站之間的鏈路采用L波段,上行1.636GHz~1.643GHz,下行1.535GHz~ 1.542GHz;衛星與岸站之間是C和L雙頻段工作。傳送話音信號時用C波段(上行6.417GHz~ 6.4425GHz,下行4.192GHz~4.200GHz鬥L波段用於用戶電報、數據和分配信道。

對於衛星至海面船只的“海事”信道,由於船站對衛星的仰角通常都大於10°,而海面對L波段的電磁波是足夠粗糙的,所以不存在鏡面反射分量。因此接收信號除直射分量外,只包含漫反射的多徑分量,這種“海事”信道為萊斯(Rician)信道。 Inmarsat的船站主要有A,B,C三種標準型,其主要參數見表7.2。

A型站

是系統早期(20世紀80年代)的主要大型船舶終端,采用模擬調頻方式,可支持話音、傳真、高速數據(用戶電報),采用BPSK調制/解調方式,速率為56/64kb/s,並有遇險緊急通信業務。

B型站

是A型站的數字式替代產品,支持A型站的所有業務,數字話音速率為 16kb/s,比A型站有更高的頻率和功率利用率(A型站帶寬為50kHz,B型為20kHz;B型站使用的衛星功率僅為A型的壹半),空間段費用大大降低,同時終端站的體積、質量比A型站減少了許多。

C型站

是用於全球存儲轉發式低速數據小型終端。船載或車載C型終端采用全向天線,能在行進中通信。便攜式或固定終端采用小型定向天線。C系統的信道包括信息信道和信令信道等,速率為1200b/s,其中信息信道傳輸速率為600b/s(也是C型終端傳輸速率)。支持數據、傳真業務,還廣泛用於群呼安全網,車、船管理網,遙測、遙控和數據采集,以及遇險報警等。

D型終端

是用於Inmarsat全球衛星短信息服務系統的地面終端,它支持總部與邊遠地區人員、無人值守設備和傳感器之間的雙向短信息通信。終端可接收128個字符的信息,也可發送短信息(少於3個字節)和長信息(少於8個字節),終端可內置GPS接收機。

E型終端

是衛星應急無線電示位標終端,是全球海上遇險告警專用設備。船舶遇險時, E型終端將漂浮海面,並立即發出告警信號(包括位置坐標、船舶的等級等),經衛星傳到 Inmarsat的應急無線電示位標處理器。通常,遇險信息能在壹分鐘之內傳送到搜救中心。

M型終端

是小型的數字電話(4.8kb/s)、傳真和數據(2.4kb/s)終端機。對於第四代

Inmarsat-3點波束系統,M型終端演變為更小的Mini-M或稱Inmarsat-Phone型,其體積、質量與筆記本計算機相當。該終端已得到了相當廣泛的應用。

航空終端

(Inmarsat-Aero)用於飛機之間和飛機與地面之間的通信。航空終端有多種型號。Aero-C型是Inmarsat-C的航空版,以存儲轉發方式收、發數據、電文,信息速率為256b/s,該終端采用刀形天線,增益為0dBi。Aero-H終端主要用於遠程商用大型飛機。該終端有6/12條話音/數據信道,終端具有增益為12dBi的高增益天線。Aero-I是應用較廣泛的航空終端,它有1~4條話音/數據信道,在第三代衛星的點波束內可通電話(4.8kb/s),而全球波束覆蓋範圍內只能傳送低速數據(2.4kb/s以下的速率)。