LRIT相关知识及检查要点-LRIT卫星通信基础-杜忠平

杜忠平

中国.大连

2013.8.12中国船舶远程识别与跟踪系统（LRIT)卫星通信系统原理内容1国际海事卫星系统2InmarsatC系统3LRIT系统通信机制4中国LRITCSP和ASP5LRIT船载终端及其他111国际海事卫星系统国际海事（移动）卫星系统Inmarsat是国际海事卫星组织的简称，提供全球范围移动卫星通信服务。创建于1979年，组织总部设在英国伦敦，拥有87个成员国。Inmarsat初期时旨在为海上用户提供移动通信业务服务，随着业务的发展，已经成为世界上独特的为陆海空用户提供全球卫星移动公众通信和遇险安全通信的业务提供者。Inmarsat拥有和运营11颗GEO同步卫星，包括3颗Inmarsat-2星、5颗Inmarsat-3星和3颗Inmarsat-4星，提供包括陆地、海上和空中的几乎全球覆盖（76°N-76°S）的通信服务，服务内容包括语音、传真，数据、跟踪与定位、遇险报警（GMDSS）等。Inmarsat主要业务系统RegionalMPDS144k(be)VoIP2002RegionalBGANSpotMPDS(be)/ISDN64k√√1999InmarsatGANGlobal/SpotMPDS(be)/ISDN

64k√√2003Fleet-55Global/SpotMPDS(be)/9.6k√√2003Fleet-33Global√MPDS(be)/ISDN64k√√2002Fleet-77SpotMPDS(be)/ISDN64k√√2002Swift-64Global√Digital0.6k√√2002Inm

miniCSpotDigital2.4k√√1997Inm

mini-MGlobal√Digital0.6k√√1991Inmarsat-CGlobal√EPIRB1996Inmarsat-EGlobalDigital0.02k1998InmarsatD+GlobalDigital2.4k√√1993Inmarsat-MGlobal√Digital9.6/64k√√√1993Inmarsat-BGlobal√Analog9.6/64k√√√1982Inmarsat-ABeamGMDSSDataTelexFaxVoiceLaunchService空间段地面站(LandEarthStation)移动终端(MobileEarthStation)Inmarsat系统组成12颗静止轨道卫星(4颗第三代卫星主用,多颗备用)4颗卫星(POR、IOR、AOR-E、AOR-W)，覆盖全球，中国及亚洲地区在IOR和POR卫星的覆盖区内移动终端与卫星之间的通信在L波段，即1.5和1.6GHz频带Inmarsat空间段赤道北极南极36.000KM4颗卫星位于:15.5°W64.0°E54.0°W178.0°E静止轨道位置4颗静止轨道服务卫星、1颗备用卫星；高轨道,36000km；采用点波束技术。Inmarsat第三代卫星北京海事卫星地面站Inmarsat覆盖范围Inmarsat总体框架Inmarsat总体框架（二）海事卫星将全球分为太平洋、印度洋、大西洋东和大西洋西四个洋区，在每个洋区设置一个网络协调站，其主要作用包括：负责协调该洋区通信；负责本洋区的资源分配、信令建立和通信管理等工作；存储通信呼叫记录。网络协调站（NCS）的通信协调是指，其在管辖的洋区内持续发射包含卫星网络信息、信令包。陆地地球站（LES）是卫星和陆地网络之间的连接枢纽，其最主要的功能是在卫星网络和陆地通信网之间路由信，提供的服务包括存储报文转发、遇险报警、遇险优先级信息等，222InmarsatC系统InmarsatC业务类型业务类型说

明存储报文转发报文存储转发，强制选项遇险呼叫包括遇险报警和遇险优先级消息，强制选项增强性组呼(EGC)陆地网对终端广播消息，包括安全信息（SafetyNET）和船队信息（FleetNET）两种，强制选项询呼(Polling)通过信令信道对终端发起快速、小数据量的通信方式，可选选项数据报告(DataReport)终端相应询呼的工作方式，可选选项存储转发报文（Message）存储转发报文（StoreandForwardMessageTransfer）业务是船岸间一种可靠的数据或报文通信手段，包括到终端（ToMobile）、自终端（FromMobile）和终端到终端（MobileToMobile）三种。通信发起者在通信完成后会收到通信成功或失败的确认，一次通信的最大长度可达32K字节。该业务也可以用作船与船之间通信。遇险呼叫（Distress）遇险呼叫（DistressCalls）业务包括遇险报警（distressalerts）和遇险级别报文（distressprioritymessages）两种。遇险报警是船舶通过终端的一键报警按钮发送出来，报警通过信令信道经地面站直接投递到搜救中心，地面站在收到报警后会立即给予确认，遇险信息的内容通常还包含船舶经纬度等位置信息。遇险级别报文比其他报文有更高级别的优先级。增强型组呼（EGC）增强型组呼（EnhancedGroupCalls）业务是一种消息广播服务。它可以对特定船舶或特定区域内船舶实现消息广播通信，从而更好的保证航行安全。EGC包括安全信息（SafetyNET）和船队信息（FleetNET）两种询呼(Polling)&数据报告(DataReport)询呼（Polling）业务实现岸对船发送轮询指令或数据信息。该业务可以完成对船舶的位置或数据信息的询呼、控制船舶的报位间隔或向船舶发送报文消息，询呼通常和数据报告配合使用，具有速度快的特点，包括单呼、组呼和区域呼叫等。数据报告（DataReport）业务是一种船舶向外发送短数据（如位置等）或短消息的数据业务，该业务工作在信令信道上，因而比存储转发报文速度更快，但数据量较小，更适合实效性要求高、数据量不大的业务应用，包括位置、水文和状态报告等。InmarsatC信道组成InmarsatC信道组成（二）网络协调站的NCSTDM信道是时分多工的工作方式，每帧长为8.64秒，持续的向洋区内卫星船站发送网络、信令和EGC广播等信息。正常情况下，处于空闲状态的卫星船站守听在这个信道上。网络协调站的信令信道是终端用来登陆等通信用的，信令信道工作在ALOHA模式，即以抢占的方式向网络协调站发送信息。卫星地面站的TDM信道和网络协调站的TDM信道结构和特性相同，卫星地面站通过这个TDM信道向正在和其进行通信或守听该信道的卫星船站发送网络和信令信息。卫星地面站的信令信道和网络协调站的信令信道工作方式和特性也一样，每个地面站根据其业务负载的大小，可以有一个或多个信令信道。卫星地面站的消息信道工作在时分多址（TDMA）模式，被卫星船站用来进行消息通信InmarsatC通信机制补充说明1234InmarsatCServices9位码441371710DNID:10824MemNo:001-256典型通信流程-陆地用户发起请求典型通信流程-陆地用户发起请求（二）C系统船舶定位通信过程是网络协调站、卫星地面站和卫星船站配合完成的，下面分别就用户向终端发起询呼通信请求，以及终端通过数据报告将船舶位置和其他相关信息发送回来的流程。当陆地用户准备发起一个对终端的通信时，通过陆地通信网络将通信请求发送到卫星地面站，地面站检查终端的状态是否可用，若可用则在网络的协调站的TDM信道上广播通信请求，终端在收到对自己通信请求的广播时，向卫星地面站发出响应，地面站向终端发送信息包，并将终端置为忙碌。地面站完成向终端发送信息后，向终端发送确认请求，终端返回确认包，表示收到信息。最后地面站进行拆线，并将终端状态置为空闲。典型通信流程-卫星终端发起请求典型通信流程-卫星终端发起请求（二）当终端准备通信时，它会调谐到地面站的TDM信道，并在地面站信令信道上发送请求通信（REQUEST）包，地面站在收到请求包后，会要求终端切换到消息信道的某个频率上发送报文，发送完毕后地面站进行确认，终端完成通信重新切换到洋区网络协调站的TDM信道上。333LRIT系统通信机制船舶定位应用框架船舶定位应用框架（二）船舶定位系统框架可以简单的分为用户端、卫星地面站和船载卫星终端三个部分。用户端可以是功能完备的监控指挥中心，也可以是简单的客户端程序，主要的组成部分是通用人机界面和后台通信服务。通用人机界面为用户提供发送指令的入口，为了直观的展示船舶位置，通常都包括电子地图和电子海图等GIS平台。后台通信服务通过陆地网（如互联网、ISDN等）和访问卫星地面站的用户接续系统。卫星地面站是卫星网络和地面网络的中转枢纽，一方面，其为用户访问访问卫星网络提供各个陆地网的通信接口，如电传、PSDN、IP和电子邮件等，另一方面，其和空间段联通，完成对卫星终端的互连互通。船载卫星终端符合国际海事卫星技术标准通用设备，值得一提的是，在船舶定位应用中，船载卫星终端接收指令进行报位的相关操作都是自动的，不需要船上操作进行任何操作。船舶终端寻址方式船舶定位使用询呼和数据报告业务使用数据网号DNID寻址机制。LESID为LES识别码，是分配给卫星地面站的识别号，根据洋区不同而不同。SubAddress根据终端型号不同，值为0或1。 成员号（MemberNo.）确定一个分内的成员，范围为000~255。洋区号（OceanRegion），从0~3，分别代表大西洋西、大西洋东、太平洋和印度洋。船舶终端寻址方式（二）船舶定位采用DNID、LESID、Subaddress、成员号和洋区号进行寻址。系统为每个地面站定义识别码，并为其分配一定范围的DNID供其使用。地面站业务入网机构在接受用户船舶定位业务申请后，为船载卫星终端分配DNID号和成员号，并通过卫星链路远程下载到卫星终端。通常，一组寻址号码只能在一个洋区内供船舶定位使用，当终端切换到另一洋区时，需要使用另一组寻址号码。这样，如果船舶在全球范围内航行，就需要为其四个洋区（大西洋西、大西洋东、印度洋和太平洋）都分配寻址号码，并将这些寻址号码通过卫星链路下载到船载卫星终端上。另外，询呼和位置报告业务寻址方式另外一个特点是系统对终端分配并下载的寻址号码没有限制，这样就可以为同一个卫星终端下载多个不同的寻址号码，各个号码可以相互独立工作，满足不同单位查询船舶位置的需要。在同一个船载卫星终端上分配多个寻址号码，即满足了政府安全监管的需要，有可以为船舶公司日常生产管理提供船舶定位服务。PollingandDataReport

pollocean,P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9,P10,P11P2,Datanetworkid(DNID)P7,MembernoP8,startframeP9,Reportsper24hoursP10,Acknowledgement询呼指令格式说明Pollocean,P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9,P10,P11参数说明备注ocean洋区0~3，分别代表大西洋西、大西洋东、太平洋和印度洋P1询呼类型G，组呼；I，单呼；N，海区区域呼叫；R，矩形区域呼叫；C，圆形区域呼叫P2数据网号(DNID)5位数字P3响应类型D，数据报告；M，报文；N，无响应P4Subaddress和终端类型相关0或1(默认值0)P5地址组呼是0，单呼是终端9位通信识别码，区域呼叫是区域值P6命令类型设置/开启/停止编程，下载/删除DNIDP7成员号0~255，组内编号(默认值1)P8开始帧号0~9999，标记编程位置报的开始时间(默认值0)P924小时报位次数3位数字，编程位置报24内的重复次数(最大500，默认值10)P10确认标志要求终端确认，1，要求；0，不要求（默认值0）P11波束标志默认值0MESandDNID数据报告格式及解析接收的数据报告由DNID、成员号、数据和CRC校验信息四部分组成。通过解析接收数据的DNID和成员号可以确定数据来自那一个船载卫星终端，再通过解析二进制数据部分，得到船舶的位置（经纬度）和对地航向（COG）和对地速度（SOG）434CSP和ASPCSP用户接口介绍海事卫星地面站同卫星网络和陆地网路的关口，用户通过地面站接入卫星网络。IPFEP提供一种基于TCP/IP的用户访问接口，大宗用户系统接入问题，不管是从用户响应速度，还是系统吞吐量等各个因素，比以前的用户访问方式都有了大的提。LRITCSP和ASP功能要求LRITCSP和ASP功能要求（二）中国/香港旗船舶位置LRIT系统中的船舶默认以6小时间隔向船旗国的LRIT数据中心发送LRIT信息（船舶信息、经纬度和定位时间）。船旗国管理当局可以实时查看管辖船舶的位置信息，将这些信息显示在电子海图界面上，并进行相关的统计查询工作。在不考虑国际数据交换的条件下，中国LRIT系统是个独立的船舶监控和跟踪系统，可以为中国、香港和澳门特别行政区政府提供船舶报告，实现对自己管辖船舶全球范围的监控和管理。到达我国港口或沿岸的外籍船舶信息DDP国际数据交换中心IDE中国

DC中心A国DC中心数据分配计划数据用户卫星沿岸/港口主管A国ASPA籍船舶目的港：中国DC管辖的某港口。或航向在中国沿岸1000海里以内中国沿岸/港口主管当局即有权获取目的港是我港口，或通过我沿岸1000海里的所有船舶

到达我国港口或沿岸的外籍船舶信息(二)LRIT系统的主要功能之一是请求并接收表明意图进入该国港口设施或地点的外国籍船舶的信息，同时可以请求并接收在其沿岸不超过1000海里距离内航行的外国籍船舶信息。A籍船舶目的港式中国管辖的某港口，中国LRIT数据中心在收到船舶抵港通知（NOV）后即可以向国际数据交换中心（IDE）请求LRIT信息。IDE接到请求后，将请求转发给A国的数据中心。A国数据中心检查DDP，若符合要求，则发送LRIT位置报告到IDE，由其将消息转发给中国LRIT数据中心，同时保存日志数据。中国作为沿岸国欲获取A国船舶LRIT信息，必须提前提交离海岸线的距离、报告频率和船旗（可选）到DDP，A国数据中心实时更新DDP。当A国数据中心检查发现其船舶发来的LRIT位置报告与中国DDP中的地理范围吻合时，则将该LRIT信息通过IDE转发给有中国LRIT数据中心。搜寻和救助国际数据交换中心IDE中国

DC中心数据用户卫星LRIT搜救机构AASP各数据中心中心ADC中心BDC中心CDC中心SARSURPIC中心SARPOLL中心事故地点附近船舶事故海域BASPCASP搜寻和救助(二)为国际海上搜救组织提供搜救服务是LRIT系统的另一个重要功能。有搜救服务机构身份的缔约国政府可以不受船旗、港口和沿岸等条件的限制发起搜救请求以获取附近水域的其它船舶的LRIT信息，以便更好地组织和开展搜寻救助工作。当海上事故发生时，搜救机构将事故海域的相关信息组织成SARSURPIC指令发送到国际数据交换中心，再发送到所有的数据中心。各数据中心检查当前所有船舶，符合SARSURPIC条件船舶信息通过IDE返回给搜救请求者。通过各国数据中心返回的信息，搜救机构即可以知道在事故海域的船舶分布情况，从而确定可以提供援助的船舶。同时，可以通过发送SARPOLL指令，提高援助船舶的报位频率，最快可以15分钟报一次位置，以便于实施搜救行动。535LRIT船载终端

卫星船站（MES）卫星船站由数字线路设备（DCE）和数字终端设备（DTE）两个部分组成。DCE中，接续控制和消息处理器是核心部分，用户发送的信息经过其处理，进行加扰、卷积和交织编码，再经过调制后发送到高功率放大器（HPA）放大后由全向天线发送出去。接收流程和发送过程相反，天线接收的信号经过低噪声放大器（LNA），解调，解扰、解交织等解码后，给处理器处理后返回到DTE。卫星船站（MES）LRIT船载终端比例分布序号厂家主要型号数量1FurunoFELCOM-15/1618782JRCJUE-75/858183Thrane&ThraneSailor，3026/610010744OtherAnritsu/Trimble79全球海上遇险与安全系统(GMDSS)全球海上遇险与安全系统（GlobalMaritimeDistressandSafetySystem,GMDSS）是国际海事组织（IMO）利用现代化的通信技术改善海上遇险与安全通信，建立新的海上搜救通信程序，并用来进一步完善现行常规海上通信的一套庞大的综合的全球性的通信搜救网络。该系统主要由卫星通信系统INMARSAT（国际海事卫星通信系统）和极轨道卫星搜救系统（COSPAS/SARSAT）、地面无线电通信系统（海岸电台）以及海上安全信息播发系统三大部分构成。GMDSS的主要功能包括遇险报警、搜救协调通信、救助现场通信、定位、海上安全信息的播发和常规的公众业务通信等几部分组成。1