國際海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)介紹

1、國際海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡介北京美波通信技術(shù)有限公司2009年11月目錄1系統(tǒng)概述11.1 INMARSAT開發(fā)背景11.2 inmarsat在衛(wèi)星通信領(lǐng)域的重要性11.3 INMARSAT應用程序21.4 INMARSAT通信系統(tǒng)和技術(shù)參數(shù)21.4.1通信系統(tǒng)21.4.2頻率范圍21.4.3調(diào)制方式31.4.4編碼方法32 INMARSAT系統(tǒng)配置32.1空間區(qū)段32.2地面分段52.2.1衛(wèi)星控制中心(SCC)62.2.2網(wǎng)絡控制中心(NCC)62.2.3跟蹤遙測指控臺(TTC)62.2.4網(wǎng)絡曹征工作站(NCS)62.2.5地面閘站(LES)63 INMARSAT系統(tǒng)移動終端73.1 INM

2、ARSAT-B83.2 INMARSAT-C83.3 INMARSAT-M93.4 INMARSAT Mini-M系統(tǒng)103.5 INMARSAT-Aero103.6 INMARSAT-F113.7 BGAN終端123.8 ISATPHONE終端131系統(tǒng)概述1.1 INMARSAT開發(fā)背景國際海事衛(wèi)星星通信系統(tǒng)(INMARSAT)于1979年7月16日正式成立，成員國從當時的28個發(fā)展到現(xiàn)在的約100個。INMARSAT總部位于倫敦，主要負責運行、管理和運行INMARSAT系統(tǒng)的政府間合作組織。目前已成為世界上唯一為海上、陸地、航空用戶提供全球移動衛(wèi)星公共通信和遇險安全通信業(yè)務的國際組織。I

3、NMARSAT衛(wèi)星通信最初僅提供海上通信業(yè)務，為大型海上用戶提供遇難電話、緊急安全通信、電話、用戶電報、傳真、各種數(shù)據(jù)傳輸、無線導航等20多種通信業(yè)務。從1982年開始提供全球海事衛(wèi)星通信服務。隨著新技術(shù)的發(fā)展，1985年10月，INMARSAT大會通過了INMARSAT公約和工作協(xié)定修正案，決定將航空通信納入工作中。1989年，決定將事業(yè)從海事通信發(fā)展到航空、陸地移動通信領(lǐng)域，并從1990年開始提供全球衛(wèi)星航空移動通信業(yè)務。為了適應海事通信業(yè)和通信網(wǎng)絡發(fā)展的需要，國際海事衛(wèi)星通信機構(gòu)于1993年正式改名為國際移動衛(wèi)星通信機構(gòu)，1999年改為股份公司，2005年初成功上市，至今運行良好，是全球

4、移動衛(wèi)星通信業(yè)務的主要提供者，在世界移動衛(wèi)星通信領(lǐng)域占有非常重要的地位。1.2 inmarsat在衛(wèi)星通信領(lǐng)域的重要性L INMARSAT系統(tǒng)是世界上唯一同時負責衛(wèi)星移動通信和遇難安全通信的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。L INMARSAT系統(tǒng)成立得早，市場份額高，運行良好，終端類型多，業(yè)務種類全面。L INMARSAT系統(tǒng)最初由各國政府投資組成，影響廣泛。L INMARSAT系統(tǒng)通信系統(tǒng)成熟，衛(wèi)星先進，地面站遍布世界各地。l各國軍方都將INMARSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為軍用通信系統(tǒng)的重要組成部分。1.3 INMARSAT應用程序INMARSAT海上衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供海上、航空、陸地移動衛(wèi)星通信和信息服務，包括電

5、話、傳真、低速數(shù)據(jù)、高速數(shù)據(jù)、IP數(shù)據(jù)等多種業(yè)務類型。應用于海上工作、礦產(chǎn)開采、救災、野外旅游、軍事應用等多種領(lǐng)域。L 1999年，中國駐南斯拉夫大使館被轟炸時，駐南大使館記者立即通過海事組織變性將此消息傳達給新華社?？扑魑謶?zhàn)爭也采用Inmarsat設備作為主要通信設備。L 2003年伊拉克戰(zhàn)爭期間，中央電視臺作為前線記者回國的聲音和視頻等電池報道也通過了海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)。l自2006年印度尼西亞海嘯后，我國派遣的地震救援隊帶來的通信設備也是海事衛(wèi)星圣戰(zhàn)化。L 2008年雪南港雪災，地面通信大面積故障，很多現(xiàn)場指揮利用海委星戰(zhàn)化。L 2008年5月汶川地震用于救災的終端總量接近2000臺。1.

6、4 INMARSAT通信系統(tǒng)和技術(shù)參數(shù)1.4.1通信系統(tǒng)系統(tǒng)使用FDMA/TDM/TDMA/SDMA/SCPC等通信系統(tǒng)。1.4.2頻率范圍l饋線鏈路(衛(wèi)星和地面站之間):c波段上行鏈路6424.0至6575.0MHz下行3550.0-3700.0 MHzl用戶鏈接(衛(wèi)星和用戶終端之間):l波段上行鏈路1626.5-1660.5 MHz下行1525.0-1559.0 MHz1.4.3調(diào)制方式系統(tǒng)采用BPSK、O-QPSK、/4QPSK、16QAM等調(diào)制方式。1.4.4編碼方法系統(tǒng)使用卷積碼、turbo碼和其他編碼方法。2配置INMARSAT系統(tǒng)INMARSAT系統(tǒng)由三部分組成：空間段、地面站和

7、用戶終端，如圖1所示。圖1 INMARSAT系統(tǒng)配置方框圖2.1空間段INMARSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)使用的衛(wèi)星在靜止軌道上運行，每個衛(wèi)星復蓋地球表面約三分之一的面積，為全球范圍內(nèi)(南緯75度以上的極地地區(qū)除外)提供通信服務。按照發(fā)展順序，它們分別由INMARSAT-1、INMARSAT-2、INMARSAT-3和INMARSAT-4代衛(wèi)星組成。第一代、第二代衛(wèi)星共7個，第二代衛(wèi)星是第一代容量的2.5倍。它們都是全球波束，分別位于太平洋、印度洋、大西洋東部和大西洋西部四個楊區(qū)，這些衛(wèi)星除了海上服務外，還可以提供空中、陸地移動用戶電話、用戶電報、電子郵件、傳真、數(shù)據(jù)等服務。第三代衛(wèi)星從1996年到1

8、998年2月發(fā)射，共5顆衛(wèi)星中有1顆是備份性的，其中1顆是第二代的8倍。除了全球光束外，每個衛(wèi)星都有5個可控制的點光束，可以為特定區(qū)域提供更高的功率和更大的容量。第三代分別位于印度洋區(qū)、大西洋東區(qū)、大西洋西部和太平洋地區(qū)的上空。第四代衛(wèi)星從2005年到2008年8月發(fā)射。這是世界上最大、最強大的商業(yè)衛(wèi)星，共3個衛(wèi)星，容量是第3代的60倍，第4代通信工作量大部分通過ISDN數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù)發(fā)送，擴展Inmarsat網(wǎng)絡，提供增強的數(shù)字移動通信服務的能力，同時第4代分別位于亞洲、太平洋、歐洲、非洲、南北美洲地區(qū)的上空。表1 INMARSAT衛(wèi)星參數(shù)性能比較INMARSAT-2INMARSAT-3IN

9、MARSAT-4衛(wèi)星已知數(shù)453復蓋方法全局光束一個全局梁5個寬點梁一個全局梁19個區(qū)域點梁228個窄波段梁EIRP39 dBW49 dBW67dBW頻道四頻道帶寬4.5-7.3 MHz46頻道帶寬0.9-2.2 MHz630頻道帶寬200KHz設計壽命10年13年15年衛(wèi)星凈重700公斤1000公斤3100公斤是否支持導航不支持支持支持圖2 INMARSAT-3中的全局波束復蓋圖圖3 INMARSAT-3寬點波束復蓋圖圖4 INMARSAT-4疊加圖5 INMARSAT-4區(qū)域/窄帶束覆蓋圖第三代星的前軌道衛(wèi)星仍然可以運行，但目前主要作為備份，目前主要由INMARSAT-3、INMARSAT

10、-4第二代衛(wèi)星提供國際海事衛(wèi)星通信服務，其中第三代星主要是b、c、d、M、Mini-M、M42.2地面分段地面區(qū)間包括位于英國倫敦總部的衛(wèi)星控制中心(SCC)、網(wǎng)絡控制中心(NCC)、全球跟蹤遙測舉報站(TTC)、通信網(wǎng)絡協(xié)調(diào)站(NCS)和地面關(guān)口站(LES)。2.2.1衛(wèi)星控制中心(SCC)位于倫敦Inmarsat總部的衛(wèi)星控制中心負責監(jiān)視Inmarsat衛(wèi)星的運行，并確保衛(wèi)星的正常運行。衛(wèi)星控制中心從全球測控站(TTC)接收和處理數(shù)據(jù)，通過測量和控制站控制和管理Inmarsat衛(wèi)星。2.2.2網(wǎng)絡控制中心(NCC)位于倫敦Inmarsat總部的網(wǎng)絡控制中心負責整個Inmarsat通信網(wǎng)的運

11、營和管理。具體表現(xiàn)是，在監(jiān)測、曹征和控制網(wǎng)絡內(nèi)所有衛(wèi)星的運行的同時，監(jiān)督各地球站(海岸站)的運行，幫助網(wǎng)絡協(xié)調(diào)站協(xié)調(diào)運行事務。2.2.3跟蹤遙測指控站(TTC)跟蹤遙測命令站直接控制和管理INMARSAT衛(wèi)星。世界各地設立了四個測量站，加拿大的科伊金湖、彭南特點、意大利的普契諾和中國的北京。2.2.4網(wǎng)絡曹征工作站(NCS)曹征站是整個系統(tǒng)的重要組成部分。每個海洋地區(qū)都有直接從Inmarsat總部控制運營的NCS，管理每個海洋地區(qū)網(wǎng)絡核心資源(如通信和信號通道)的分配。大西洋地區(qū)的NCS位于美國的南博里，太平洋地區(qū)位于日本的伊巴拉基，印度洋地區(qū)位于日本的納馬古喬。2.2.5地面閘站(LES)陸

12、地地球站被稱為地面站，其基本作用是通過衛(wèi)星與移動站通信，并為移動站提供國內(nèi)或國際網(wǎng)絡的接口。各地的免疫由各國政府指定的簽名者分別建設和運營。目前約有40個地面站分布在31個國家。Inmarsat系統(tǒng)中的每個地面站都有唯一的id關(guān)聯(lián)。Inmarsat系統(tǒng)的陸地地球站在海事衛(wèi)星系統(tǒng)中被稱為海岸站(CES)，在航空衛(wèi)星系統(tǒng)中被稱為航空站(GES)。地面關(guān)口站是衛(wèi)星系統(tǒng)和地面系統(tǒng)的接口，也是控制和訪問中心。該站以雙波段(C波段和L波段)工作，天線口徑為11-14米拋物線型天線。為了實現(xiàn)雙頻操作，采用了兩種方法。(1)使用單天線、雙極化方法，通常使用具有雙頻饋源的拋物線形天線。(2)使用兩個獨立的天下，

13、每個頻段一個，C波段天線供應簡單，價格便宜，L波段天線小得多，但這兩個天線必須結(jié)合在一起追蹤衛(wèi)星。3 INMARSAT系統(tǒng)移動終端INMARSAT系統(tǒng)為導航、航空和地面用戶提供全球移動衛(wèi)星通信，從1982年開始，一直到B、C、D、E、M、Mini-M、M4、F標準，直至2003年開發(fā)的RBBGAN。表2 INMARSAT通用終端的主要特性bm迷你-mM4F77BGAN語音(kbps)166.44.84.84.84電傳傳真(kbps)9.62.42.49.69.6/6464數(shù)據(jù)(kbps)9.62.42.42.464492高速數(shù)據(jù)(kbps)6464128軍號調(diào)制方式O-QPSKBPSKO-QP

14、SKBPSKO-QPSKBPSKO-QPSKBPSK16QAMO-QPSKBPSK16QAMQPSK/4 qpsk16QAM編碼方法卷積碼卷積碼卷積碼turbo代碼turbo代碼turbo代碼激活時間1993年1993年1996年1999年2002年2005年3.1 INMARSAT-BINMARSAT-B系統(tǒng)默認使用與INMARSAT-A具有相同結(jié)構(gòu)和性能的設備。但是技術(shù)上進行了數(shù)字處理。因為數(shù)字化后，可以充分利用衛(wèi)星電源和波段，提供高質(zhì)量的通信，降低空間分段成本和服務費用。表4列出了INMARSAT-B系統(tǒng)搶占的主要功能。所需的G/T值大于-4dBk，各向同性有效輻射功率(EIRP)從36

15、dBW降低到33dBW以下。為了適應第三代衛(wèi)星的點梁通信，采用了3dB步進跟蹤。表3 INMARSAT-B系統(tǒng)shipborne地面站的主要特征工作頻帶1626.51645.5MHz SESCES SES:勝選站1525.0-1545.0 MHz SESCES CES:海岸站極化右側(cè)線極化天線增益正常24dBi天線直徑80厘米EIRP33，29，25 25 dbw HPA:30瓦G/T-4dBK LNA噪音溫度：100K海龍B終端陸地b終端3.2 INMARSAT-CINMARSAT-C移動地面站使用小型、不具備簡單跟蹤功能的全方位天線，提供數(shù)據(jù)/信息通信，其小型終端足以安裝在手或船、飛機或車輛上。重量輕，容易安裝在車輛、船舶或便攜式終端上。這種終端的主設備結(jié)構(gòu)緊湊，重量只有3-4公斤。其中一些終端具有信息傳播和顯示功能，有些還具有標準接口，允許用戶連接到自己的計算機設備。表5是該系統(tǒng)的主要特點。航空C端子海洋迷你-c端子表4 INMARSAT-C系統(tǒng)移動地面站的主要特征工作頻帶1626.51646.5M