船載動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)的應(yīng)用

1、圖1 船載動中通衛(wèi)星天線通信拓撲結(jié)構(gòu)圖ma guoxia1, tan zhiliang2( 1.guangzhou marine engineering corporation, guangzhou 510250; 2.guangzhou shipyard international company limited, guangzhou 510382 )abstract: this paper introduces the application of ship-borne satellite communication in real ships and offerreference for

2、 ship designers.key words: ship-borne satellite communication; satellite communication;brief introduction1 概述隨著1972年衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)在我國首次應(yīng)用并迅速 發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展為我國當代遠距離通信的支柱，衛(wèi)星 通信作為地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)的補充，極大的增強了通信的 應(yīng)用范圍。船載動中通衛(wèi)星天線通信系統(tǒng)是基于衛(wèi)星 通信技術(shù)設(shè)計和建設(shè)，即能實現(xiàn)語音、視頻會議、 會議電話、圖像傳輸、internet等功能，它具有天線終 端安裝方便、網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)靈活，也具有距離遠、覆蓋范 圍廣、信道容量大、通信質(zhì)量穩(wěn)定等特點；

3、特別為巡 邏、執(zhí)法、水上搜救突發(fā)性事件的處置指揮平臺，提 高海上工作效率，保障海上安全作業(yè)，對安全保衛(wèi)等 重大應(yīng)急事件能提供可靠通信業(yè)務(wù)保障。筆者結(jié)合在某50米巡邏船上使用的船載動中通衛(wèi) 星天線系統(tǒng)，該衛(wèi)星天線系統(tǒng)具有指揮協(xié)調(diào)、能有效 地保障船舶在海上的通信能力、提供船舶在海上管理 水平、特別在緊急通信情況下發(fā)揮了極其重要的作 用，現(xiàn)對船載動中通衛(wèi)星天線通信系統(tǒng)進行簡介。2.1 衛(wèi)星通信線路特點從船載動中通衛(wèi)星天線通信拓撲圖看，衛(wèi)星通信是由二條傳輸方向相反的單向信道構(gòu)成的雙工通信線路組成，衛(wèi)星通信作為空中的一個大中繼站，用來接收系統(tǒng)中所有地面站發(fā)來的信號再傳給地面站。衛(wèi)星通信線路包括無線電波到

4、基帶信號在內(nèi)的整條線路，即由發(fā)送端地面站(調(diào)度指揮中心衛(wèi)星地面站)、上行線路(從調(diào)度指揮中心衛(wèi)星天線地面站到衛(wèi)星)、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、下行線路(從衛(wèi)星到調(diào)度指揮中心衛(wèi)星地面站)和接收端地面站(船載動中通衛(wèi)星天線)所組成的整個線路。2 船載動中通衛(wèi)星通信拓撲結(jié)構(gòu)圖與傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)相比較，船載動中通衛(wèi)星 天線系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)由幾部分構(gòu)成：衛(wèi)星地面站、船載 動中通衛(wèi)星天線、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、調(diào)度指揮中心的通 信專線或調(diào)度指揮中心遠端衛(wèi)星接收站等(圖1所示)。衛(wèi)星天線與通信衛(wèi)星進行通信、衛(wèi)星通信與衛(wèi)星地面站進行通信、衛(wèi)星地面站與調(diào)度指揮中心專線或通過與調(diào)度指揮中心遠端衛(wèi)星站進行通信，從而實現(xiàn)船舶與調(diào)度指揮中心的

5、信息網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，完成了船舶信息的全球程、全網(wǎng)的船舶安全監(jiān)視與遇險可視化功能。作者簡介：馬國霞(1980-)，女，助理工程師，從事船舶設(shè)計工作；圖2 船載動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)點對點示意圖通信網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的空間載波配置，組成星狀網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。以某50米巡邏船為例， 根據(jù)該巡邏船只需與調(diào)度指揮中心站間進行通信，即 實時召開視頻會議、傳真等特點需求，因此，只需建 設(shè)1套船載動中通衛(wèi)星通信站與調(diào)度指揮中心站系統(tǒng)配 套，即可實現(xiàn)船載動中通衛(wèi)星通信站與調(diào)度指揮中心 站進行點對點通信，系統(tǒng)示意 如圖2所示。通信協(xié)議等。11）保密通信要求：保密接口、網(wǎng)絡(luò)密鑰管理、抗干擾通信等要求。12）天線口徑、

6、發(fā)射功率要求：天線口徑和發(fā)射功率由于受限制，建站前需得到主管部門同意。13）電磁兼容量性要求。14）總經(jīng)費的投資：包括轉(zhuǎn)發(fā)器租金和維護費用等。確定上述要求后，然后對船載動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)進行全面設(shè)計，主要從以下幾個方面：1）確定關(guān)鍵技術(shù)指標；包含網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時間或信道誤比特率要求、以及系統(tǒng)可用度等。2）確定業(yè)務(wù)量模型；包含各種業(yè)務(wù)忙時呼叫持續(xù)時間、平均呼叫次數(shù)、速率等。3）確定工作頻段：ku頻段或c頻段。4）確定網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)形式：網(wǎng)狀或星形或混合結(jié)構(gòu)。5）確定網(wǎng)內(nèi)采用的通信協(xié)議、用戶設(shè)備到衛(wèi)星通信協(xié)議接口。6）確定組網(wǎng)形式：采用專用網(wǎng)或共用網(wǎng)(共用網(wǎng)投3 船載動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計與建設(shè)資少)。

7、圖3 船載動中通衛(wèi)星天線示意圖4.1 甲板上的設(shè)備(室外設(shè)備)船載動中通衛(wèi)星天線(室外天線)與調(diào)度指揮中心站4.5 m口徑天線系統(tǒng)配套使用，即能實現(xiàn)上、下行傳輸 速率不低于2 mbps衛(wèi)星鏈路，能滿足中國沿海通信帶 寬國內(nèi)較小尺寸船載動中通衛(wèi)星天線(總高1147 mm， 總重量87 kg)，屬于較合理的衛(wèi)星通信鏈路配置。船載動中通衛(wèi)星天線系統(tǒng)是實現(xiàn)船岸較重要的組 件，需保證衛(wèi)星鏈路穩(wěn)定可靠、有效跟蹤衛(wèi)星信號方 面需考慮船舶在海域復(fù)雜航行過程中的運動特點。比 如：船舶的俯仰、橫滾及顛簸起伏等情況，保持與通 信衛(wèi)星的穩(wěn)定通信。因此，船載動中通衛(wèi)星天線的選 擇，首先要考慮在復(fù)雜的海域環(huán)境下能否保持天

8、線的 自動跟蹤，保證衛(wèi)星通信鏈路的暢通，其次是它的信 道容量也就是衛(wèi)星鏈路的帶寬，然后再考慮安裝、操 作、維護保養(yǎng)情況。舶離靠碼頭時的輔觀察、通過攝像頭可以對船舶進行監(jiān)視和硬盤錄像，當海上監(jiān)視系統(tǒng)與船載動中通衛(wèi)星天線控制柜視頻通信線連接，利用衛(wèi)星ip通信鏈路通過該系統(tǒng)與調(diào)度指揮中心站高清晰大屏幕電視，隨時可以監(jiān)視船上及附近海域一些現(xiàn)場情況。4.2.2 視頻會議系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為水上監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，將船上實時圖像、數(shù)據(jù)、通過寬帶衛(wèi)星傳到調(diào)度指揮中心去，該船在會議室設(shè)有1臺高清液晶60寸電視、2部電話、2個電話接口、1臺攝像機、2個網(wǎng)絡(luò)接口，1只功放音響、若干只喇叭、10個會議麥克風、1個無線

9、麥克風，該系統(tǒng)與調(diào)度指揮中心站設(shè)備配套起來，通過衛(wèi)星ip鏈路，即能實現(xiàn)船上與調(diào)度指揮中心召開視頻會議；船上設(shè)的2部電話即可實現(xiàn)船上與調(diào)度指揮中心雙向話音通話；船上局域網(wǎng)與調(diào)度指揮中心互聯(lián)局域網(wǎng)即可實現(xiàn)船上internet收發(fā)郵件以及資料查找。4.2.2.1 會議終端設(shè)備為解決e1、ip衛(wèi)星等多種傳輸網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)、視頻等多種問題，該船選用的視頻會議終端ft1000(圖4所示)。該會議終端提供豐富的功能模塊選配，兼容h.320&h.323協(xié)議，支持廣泛的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，有雙路動態(tài)視頻一路高清圖像傳送功能，是一款高性能、高清晰的會議終端，利用ip衛(wèi)星通信鏈路即能實現(xiàn)視頻會4.2 甲板下設(shè)備(室內(nèi)設(shè)備)為了確保整個衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的安全保密性， 通常在選配復(fù)用解復(fù)用器與衛(wèi)星調(diào)制器設(shè)備時增加保 密裝置、保密干線接口，保密支線接口，選配設(shè)備應(yīng) 能升級、穩(wěn)定、擴充方便、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(ip)終端；若在 滿足低成本終端的需求，可配合l波段接口至低噪聲變 頻器和上變頻模塊，是l波段衛(wèi)星通信的理想選擇。船議、遠程衛(wèi)星圖像傳輸系統(tǒng)、使其成為應(yīng)急調(diào)度指揮監(jiān)控系統(tǒng)的首選設(shè)備。圖10 安裝在艙室內(nèi)部的家具圖13 將foran模型轉(zhuǎn)為cad格式在 fpipe窗口中還能選擇結(jié)構(gòu)