海事衛星通信系統

海事衛星通信系統是利用通信衛星作為中繼站的一種船舶無線電通信系統。它具有全球（除南北極區外）、全時、全天候、穩定、可靠、高質量、大容量和自動通信等顯著優點，既可改善船舶營運和提高管理效率、密切船岸聯繫，而且有助於保障海上人命安全。國際海事衛星通信系統（INMARSAT）是移動業務衛星通信系統（MSS）的一種。它包括移動台之間、移動台與固定台之間、固定台與公眾通信網用戶之間的通信。國際海事衛星通信系統是世界上第一個全球性的移動業務衛星通信系統。

基本介紹

• 中文名：國際海事衛星通信系統
• 外文名：InternationalMaritime Satellite Organization
• 英文縮寫：INMARSAT

簡介

海事衛星通信系統（system of maritime satellite communications）是使用通信衛星作為中繼站的船舶無線電通信系統。其特點是質量高，容量大，可全球、全天候、全時通信。美國於1976年先後向大西洋、太平洋和印度洋上空發射了三顆海事通信衛星，建立了世界上第一個海事衛星通信站，主要容量服務于海軍 。1979年7月國際海事衛星組織成立 ，並於1982年建立了國際海事衛星通信系統，成為第一代國際海事衛星通信系統。海事衛星通信系統雖然造價昂貴，但因其有許多優點，而發展前景廣闊。

海事衛星通信系統是由通信衛星、岸站和船站三大部分組成。①海事通信衛星。它是系統的中繼站，用以收、發岸站和船站的信號。衛星布設於太平洋、大西洋和印度洋三個洋區，採用靜止軌道衛星，衛星可提供電話、電報、傳真和共用呼叫服務。②岸站。它是設在海岸上的海事衛星通信地球站，起通信網的控制作用，設有天線等設備，岸台可與陸上其他通信網相連通。③船站。它是裝在船上的海事衛星通信地球站，是系統的通信終端，裝備有拋物面天線等設備，電話通信採用調頻方式，電報通信採用移相鍵控調製方式。每顆通信衛星的通信容量的分配是由指定岸站的網路協調站負責分配衛星通信信道。電報信道預先分配給各岸站，由其負責分配與船站進行電報通信的時隙。電話信道由網路協調站控制，由船站、岸站進行申請後分配。

海事衛星電話

發展簡況

國際海事衛星組織(INMARSAT，International Maritime Satellite Organization)成立於1979年7月16日，總部設在英國倫敦。INMARSAT現擁有美國、英國、日本、挪威等87個成員國，我國在1979年參加該組織。經過近20年的發展，全球使用INMARSAT的國家超過160個，用戶已有16萬多，中國用戶有6000多。

INMARSAT原為一個政府間的合作組織，最早提供的業務僅限於為航行在世界各地的船舶提供全球通信服務。後來，INMARSAT將通信服務範圍擴大到陸地移動的車輛和空中航行的飛機。在1994年12月的第10次特別大會上，更名為“國際移動衛星組織”，但仍稱“INMARSAT”，成為惟一能提供全球海上、空中、陸地、救險、定位等衛星移動通信服務的提供者。

INMARSAT在1979年成立後先後租用了美國的MARISAT衛星、歐洲宇航局(ESA)的MARECS衛星和INTELSAT的IS-V衛星來進行以全球海事移動衛星業務為主的運營工作。到1982年形成了第一代海事衛星通信系統。第二代衛星，INMARSAT發射了自己的專用衛星。第三代衛星是最新的、功能最強的，除了具有1個全球波束外還具有5個點波束，可以令地面終端實現小型化。

1976年美國為滿足海軍通信的需要，先後向大西洋、太平洋和印度洋上空發射了三顆海事通信衛星，建立了世界上第一個海事衛星通信系統。其中大部分通信容量供美國海軍使用，小部分通信容量向國際商船開放。1979年7月16日國際海事衛星組織成立,中國是它的成員國。1982年2月1日，該組織通過租用美國的海事通信衛星、歐洲航天局的歐洲海事通信衛星和國際通信衛星組織的國際通信衛星-V等衛星的通信容量,沿用海事通信衛星的技術體制，組成了第一代國際海事衛星通信系統，並開始營運,覆蓋範圍如(圖1) 。

海事衛星通信系統

海事衛星通信系統

海事衛星通信系統現處發展初期，設備複雜，造價高,尚未廣泛採用,但是發展很快。1976年世界上有34個船站和2座岸站，到1982年發展到1650個船站和7座岸站。不少國家正在建設或籌建本國的岸站，研製小型、簡便、廉價的船站設備。國際海事衛星組織正在著手研究第二代國際海事衛星通信系統的技術要求以及向船舶提供定位能力等問題。海事衛星通信系統在國際海事組織正在研究的“未來全球海上遇險和安全系統”中起重要作用。

組成

海事衛星通信系統主要由裝在船舶（包括海上工作平台）上的海事衛星通信地球站(簡稱船站)、設在海岸上的海事衛星通信地球站（簡稱岸站）和海事通信衛星組成（圖2）。

國際海事衛星系統套用框架圖

海事衛星通信系統

船站是本系統的通信終端。配有直徑約 1米的拋物面天線以及相應的通信設備，採用L波段,發射頻率為1.6千兆赫頻段，接收頻率為1.5千兆赫頻段。電報通信採用移相鍵控調製方式，發射速率為4800比特/秒,接收速率為1200比特/秒。電話通信採用調頻方式。

岸站在本系統通信電路中起網路控制作用。設有直徑約13米的卡塞格林天線以及相應的通信設備，並與陸上通信網路相連線。採用C波段，發射頻率為6千兆赫頻段,接收頻率為4千兆赫頻段。為了消除無線電波在傳播過程中的頻率偏移的影響,還採用L波段的頻率作為自動頻率控制的導頻，並作為岸站間業務電路和試驗電路的頻率。

海事衛星系統套用框架圖

海事通信衛星是本系統的中繼站，轉發船站和岸站所發信號。採用靜止軌道衛星和球波束，按大西洋、太平洋和印度洋三個洋區配置。每顆衛星裝有L→C波段和C→L波段的轉發器，提供電報和電話（包括傳真和數據傳輸）信道，以及共用呼叫信道。每個電報信道以時分多址方式分為22條報路，電話信道採用單路單載波技術。

為了充分利用每顆衛星的通信容量，本系統採用較為複雜的信道分配方式，並在每個洋區由設立於指定岸站的網路協調站負責分配衛星通信信道。電報信道預先分配給各岸站，由其負責按需分配與船站進行電報通信的時隙。電話信道由網路協調站控制，根據船站、岸站的申請進行分配。

系統組成

INMARSAT系統主要由空間段衛星、網路操作控制中心、網路協調站、岸站和船站和用戶終端組成。INMARSAT系統結構如圖3所示。

圖3 INMARSAT系統組成

（1）空間段

INMARSAT系統採用了4顆第三代衛星和5顆備用衛星，INMARSAT的衛星按四大洋區分布，分別是大西洋東區(AOR-E)、大西洋西區(AOR-W)、太平洋區(POR)和印度洋區(IOR)。在每個洋區上均有一顆第三代衛星，另有一顆第三代衛星備用，還有四顆第二代衛星由於容量相對較小，已轉為備用。

（2）網路操作控制中心(OOC)

網路操作控制中心位於英國倫敦總部的大樓內，它的任務是監視、協調和控制INMARSAT網路中所有衛星的工作運行情況。

（3）網路協調站(NCS)

每個洋區分別有一個岸站兼作網路協調站，該站作為接線員對本洋區的船站與岸站之間的電話和電傳信道進行分配、控制和監視。

（4）岸站(CES)

岸站是設在海岸邊上的地球站，基本作用是經由衛星與船站進行通信，並為船站提供國內或國際網路的接口。岸站是雙頻工作方式(L和C波段)，C波段用於語音，L波段用於數據。

（5）船站(SES)

船站是設在船上的地球站，是系統中的終端系統，用戶可通過所選的衛星和地面站與對方進行雙向通信。使用L波段。

終端標準

INMARSAT系統的標準移動終端主要有6種基本類型，即進行海上/陸地業務的A、B、C、M、Mini-M標準以及進行航空業務的航空標準(Aero)。

（1）INMARSAT-A

INMARSAT-A是1976年啟用的第一個系統，採用模擬FM通信制式，信道頻寬50kHz，能提供語音、傳真、高速數據(56kbit/s或64kbit/s)、電傳等服務。船用終端天線放在禁止罩中，並具有自動跟蹤系統保證使天線始終對準衛星，並可通過按鍵啟動遇險告警。遇險告警在INMARSAT系統中處於最高級別。陸用移動終端是攜帶型的，可以裝在手提箱裡，並可在幾分鐘之內開始工作。

（2）INMARSAT-B、M和Mini-M

INMARSAT-B系統是INMARSAT-A的數字式替代產品，它提供所有與INMARSAT-A相同但有所增強的服務，可以提供16kbit/s語音編碼速率的電話、9.6kbit/s的數據以及2.4kbit/s的音頻數據、64kbit/s高速數據和50Baud的電傳等業務。採用全數位化設計，獲得對空間段功率和頻寬資源的充分利用，其占用頻寬由50kHz減到20kHz，系統容量將是A型站的2.5倍，使用的衛星功率只是A型站的一半。B型站取代A型站是必然趨勢。

INMARSAT-M系統是1993年開發出來的，是B型站的簡化型，通信標準略低於B系統，只提供6.4kbit/s語音編碼速率的電話、2.4kbit/s三類傳真和2.4kbit/s數據通信，它體積小，重量為15kg左右，有海事和陸用兩種類型。

INMARSAT Mini-M是一種更小型的M站，1996年底才推向市場，是全新概念的衛星終端，使用INMARSAT第三代衛星的點波束，是一個全天候、全球覆蓋的移動通信終端，可提供4.8kbit/s語音編碼速率的電話、2.4kbit/s傳真和數據。

（3）INMARSAT-C

INMARSAT-C主要用於數據通信，於1991年開始在全球運營，採用全數位化的存儲轉發信息傳遞方式，可以提供600bit/s低速數據、電傳和傳真業務。INMARSAT-C終端裝有GPS，可提供全球定位服務。

INMARSAT-C陸用終端小巧，體積只有公文包大小，重量僅有3kg，可裝在手提箱中；車載式的衛星終端具有全向性天線，能在行進中進行通信；攜帶型或固定式的終端採用小型定向天線，可方便攜帶及降低能耗。

（4）INMARSAT-Aero標準

INMARSAT在航空通信領域的套用始於1990年，該設備可為航行在世界各地(除兩極外)的飛機旅客，提供雙向電話、傳真、數據、電子郵件通信，以及瀏覽世界新聞、股票信息等。也可向駕駛艙和客艙機組人員提供通信業務，不僅提供個人通信，更主要用於空中交通管制。該系統由INMARSAT和航空工業界制定並形成統一的工業技術標準，解決了過去使用VHF通信受限於視距傳播以及短波通信可靠性差的問題。

除此之外，INMARSAT系統另外還有用於全球衛星短訊息服務的D終端、用於衛星無線電緊急示位標(EPIRB)的E終端以及最新的移動多媒體終端M4 (Multi-Media Mini-M)。表1對INMARSAT系統的一些主要終端標準的技術參數進行比較。

表1 各終端標準的技術參數

	標準A	標準B	標準C	標準M	Aero標準
提供業務	電話(雙向); 用戶報(雙向)	數字電話(雙向); 用戶報(雙向)	存儲轉發信息; (單工)	數字電話(雙向); 數據(雙向)	電話(雙向); 低速數據(雙向)
系統G/T值; (dB/K)	－4	－4	－23	－10(船台); －12(陸地台)	－13(高增益); －25(低增益)
發射EIRP; (dBw)(最大值)	36	24～33	12～16	27	25.5(高增益); 13.5(低增益)
天線	拋物面(0.8～1.2m)	拋物面(0.8～1.2m)	準雙向天線(0.2m)	0.4m短背射天線(船台)，相控陣天線(陸地台)	相控陣，回螺旋
頻率間隔(kHz)	25	20	5	10	17.5
調製方式	FM(電話); BPSK(用戶報)	OQPSK(電話、高速數據)，BPSK(用戶報)	BPSK	BPSK	OQPSK(電話); DECPSK(數據)
傳輸速率	1.2(岸－船); 4.8(船－岸)	24(電話、數據); 6(用戶報、信令)	1.2(岸－船); 0.6(船－岸); 1.2(船－岸)	6(NCS、TDM信道); 8(SCPC信道)	21(電話)
編碼方式	BCH編碼; (用於檢錯)	16kbit/s話音編碼，; R=1/2，K=7(卷積碼)	R=1/2，K=7; (卷積碼)	4.8kbit/s話音編碼，; R=1/2，K=7(卷積碼)	9.6kbit/s話音編碼，
啟用時間	1976年	1992/1993年	1991年	1992/1993年	1990年

基本功能

國際海事衛星從投入運行至今的發展中，逐步推出A、B、C、Mini-M、F、FB各個系統，在各個不同的歷史階段，滿足海上用戶的不同日常和安全通信的需要。

目前漁業用戶主要使用國際海事衛星的C、F、Mini-M和FB系統，這四個系統分別滿足了漁業用戶遇險通信和日常通信的需要。為漁業用戶提供的服務功能主要分為日常通信和遇險通信兩類。遇險通信主要包括遇險報警和遇險級別通信，日常通信服務主要包括語音、船站、數據和視頻等滿足船岸間日常通信的手段。

國際海事衛星通信系統功能表

系統	功 能
C	存儲轉發報文、遇險呼叫、增強型組呼、數據報告和詢呼
F	話音、傳真、高速數據、視頻
Mini-M	話音、傳真、數據
FB	話音、傳真、海上寬頻數據、視頻、手機簡訊