第九章Inmarsat-BF系统及其船站

GMDSS通信设备与业务第九章Inmarsat-B/F系统及其船站

航海学院通信教研室

第九章

Inmarsat-B/F系统及其船站

一、B/F系统结构及信道二、系统接续控制三、系统通信接续过程四、船站组成及主要终端技术五、船舶常用的卫星天线六、F系统及其应用七、海事卫星宽带系统及业务简介八、思考题一、B/F系统结构及信道1B/F系统发展历程Inmarsat-B系统1993年M系统1993年简化掉电传

Mini-M1997年点波束工作的改进M4系统（多媒体Mini-M系统）2000年多媒体Mini-M即F系统2002年只能进行遇险报警而不具有遇险通信能力不具有遇险通信和遇险报警的能力实现多媒体通信高速数据信道。只适用于陆地移动用户和飞机用户，只支持常规通信海用型唯一一个与四代星点波束兼容的系统，有遇险报警和遇险通信A系统的数字化2B/F系统的通信业务种类电话传真数据（低速、高速）电传LESLES国际国内电信网络F系统的64Kbit/s高速数据业务必备业务

仅限于B站3B/F系统主要特点f发-f收≠常数，减少了互调干扰LES和SES有不同的有效全向辐射功率（EIRP-EffectiveIsotropicRadiatedPower）①②④③卫星全球波束和点波束工作收、发频率不成对子带信令信道控制与ISDN网完全兼容可直接接入ISDN网4信道构成（1）五种信道TDM信道信令信道TDMA信道数据信道话音信道LES（2）信道的功能电话话音波段数据（2.4Kbit/s）传真数据（9.6Kbit/s）高速数据（64Kbit/s)电传信息船站响应信道分配洋区登记公共信道信道分配点波束信道洋区登记确认信道分配申请广播呼叫申请分配信息船站申请呼叫确认

信道分配电传信息二、系统接续控制

1）点波束控制（1）B船站B船站NCS在TDM帧的点波束信道上发射各点波束识别载波间隔大约8小时，用15分钟完成63个点波束识别存储最好点波束申请或响应时将点波束告之LES或NCS（2）F船站增强点波束选择

基于布告板点波束地图广播和位置信息系统点波束标识载波扫描法

三代星63个点波束四代星253个点波束F船站有GPS②提供位置，根据位置和点波束图确定点波束ID

NCS①根据位置及点波束图，选择点波束ID，呼叫时通过“申请”传递给网络协调站2）功率控制（1）功率控制目的：通过SES仰角参数控制LES功率通过业务种类控制SES功率（2）控制机制：通过信号质量控制LES和SES功率LES/SES功率=初始值+调整值取决于业务种类和卫星取决于信号质量LES的发射功率SES的发射功率LESSES前向功率：前向前向返向功率：返向有效利用功率、减少电波干扰②F系统①B系统设定后恒定F系统480ms检测并报告LES（1）B系统：船→岸岸→船（2）F系统：方向可实现优先权抢占功能船岸→←不同业务种类高于常规的话音优先于数据同一话音业务遇险高于紧急，紧急高于安全，安全高于常规同一呼叫等级船发起高于岸发起3）优先权控制（3）优先权划分方向可实现4个级别的优先权抢占功能方向可实现4个级别的广播通信无法实现点对点通信F系统优先权抢占功能①移动站MES2向岸站LES2发射较高优先等级的话音呼叫申请。②岸站LES2收到申请后，向网络协调站NCS发送请求信道分配申请。③NCS收到该较高优先等级的申请后，检查信道，信道拥挤，随机选择一个正在与MES1进行常规通信的岸站LES1，向其启发“优先权控制”。④LES1向MES1发“信道释放”信令，要求清除呼叫。⑤MES1向LES1响应清除呼叫后，进入“空闲”状态，此时LES1与MES1之间的通信中断，让出信道。⑥LES1通知NCS呼叫清除。⑦NCS收到呼叫清除通知后，为建立新的呼叫，向LES2和MES2分配信道。⑧LES2和MES2较高优先等级的新呼叫建立。用户三、系统通信接续过程1船→岸电传信道建立过程NCSLESSES船→岸电传通信信道的建立①③②NCSLESSES③①②②①SES申请②LES分配信道并告之NCS③LES与SES“握手”

LES与SES识别拨叫用户及与用户识别用户2船→岸电话信道建立过程NCSLESSES船→岸电传通信信道的建立①④②NCSLESSES④①②①SES申请②LES请求分配④LES与SES“握手”船站拨叫用户号码③NCS分配信道③③③3.船至岸数据通信接续4.船→船通信接续四、船站组成及主要终端技术

电话电话蜂鸣器遇险报警盒信用卡电话遇险信息产生器图片1------B船站外围设备图片2------B家族船站M4站M

站Inmarsat-B图片3------

Mini-M移动站便携型船载型车载型经济型1、船站组成框图1、脉冲编码调制基本原理

2语音压缩编码1）作用：3）抽样周期：抽样量化编码模拟信号数字信号模/数变换2）过程：采样频率大于模拟信号最高频率的二倍时，就能保证不失真地传输、处理、还原成原来的模拟信号所以脉冲编码调制（PCM）采样频率一般为8000Hz。脉冲编码调制(PCM)原理模拟信号离散时间信号量化信号数字信号抽样量化编码x(t)x(nT)xg(nT)x(n)tx模拟信号量化级别12345678归一化值0.51.01.52.02.53.03.54.0Tt1离散抽样值2.7t22.9t32.25t41.8t52.3t63.6tn量化抽样值2.53.02.02.02.53.5量化级别564457对应码组000001010011100101110111PCM码组1001010110111001102、Inmarsat船站中的语音压缩编码1）自适应预测编码（APC）：2）高级多带激励编码（AMBE）：先对抽样值预测，再对当前抽样值与预测值之差编码，同时量化电平随模拟信号强弱变化分析语音→建立模型→获得参数→参数量化→编码特点：压缩比大AdaptivePredictiveCodingAdvancedMulti-BandExcitation天线向各方向均匀辐射电磁波。天线向某一方向辐射电磁波。定向天线：全向天线（无方向性天线）：Inmarsat船站B、M、Mini-M、F

InmarsatC1.Inmarsat天线的基本类型五、船舶常用的卫星天线C系统全向天线（ａ）抛物面天线（ｂ）相控阵天线B/F系统定向天线F系统移动站分类2.天线控制系统的作用及补偿方法①作用：②方法：3.补偿机理（2）水平平面（AZ轴）：（3）垂直平面（EL轴）：（1）控制平台（X轴,Y轴）：方位角控制，由天线自动跟踪电路控制补偿天线指向误差在建立有自由度的轴补偿船舶纵、横摇摆由陀螺仪控制平台Y轴(±10º)X轴(±30º)船首AZ轴(00±270º)EL轴(5º±90º)仰角运动，补偿位置变化控制平台上两个平面运动4、Az轴控制天线的自动回绕当θAZ=θh+θa时天线对准卫星通常规定天线相对航首方向旋转极限角度为±250º超过该范围自动回绕360º1）几个角度的关系卫星方位角θAZ天线方位角θa航向角θhN正北航首方向天线方向250ºθAZθhθa天线方向卫星方向①②2）天线自动跟踪控制（1）天线跟踪方法A

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B

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C

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D

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E

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F●

天线角度对准卫星接收电平用机械方法驱动天线使波束指向卫星（系统包括稳定平台，常采用步进跟踪控制）通过电子控制改变天线波束方向跟踪卫星③步进跟踪法工作原理设：初始电平为A，天线由A→B；

B>A电平，步进方向不变→C；

C>B电平，→步进到D；

D电平<C电平，→反方向步进，最后稳定在B、C、D三点。以接收NCSTDM信号电平最大为原则，驱动天线①机械跟踪：②电子跟踪：注：图片1：机械跟踪天线——常用抛物面天线注意：要有伺服驱动系统图片2：电子跟踪天线——常用相控阵天线注意：通过改变移相器的相移值，控制天线波束方向来跟踪卫星1F系统主要特点及分类卫星全球波束工作和点波束工作采用“增强点波束选择”机制；LES和MES有不同的EIRP采用“根据信号质量控制发射功率”的先进方式；通信接口丰富且符合国际规范；通信网互连互通可直接接入PSTN、ISDN网与国际互连网/局域网连通；满足IMOGMDSS新要求可实现NCS、LES、MES之间分层优先级呼叫；MES具有定位系统。

1）主要特点

六、F系统及其应用①②③④⑤⑥分类卫星覆盖GMDSS要求备注F77全球波束、点波束满足IMOResolutionA.888(21)

语音优先F55全球波束低质话音、点波束数据/传真不满足GMDSS要求（不能进行遇险报警及遇险通信）F33同上同上不具有G4传真2）F系统船站分类及其区别2F系统提供的业务

1）通信业务种类

电话传真数据低质量电话（4.8kbps）高质量电话（64kbps）G3传真机（9.6kbps或14.4kbps）G4传真机（64kbps）ISDN业务（64kbps）MPDS

业务（最高64kbps，一般是20kbps）2）ISDN和MPDS（1）综合业务数字网能够提供端到端的数字连接，支持电话、传真、图文及数据等多种电信业务的通信网。InmISDN业务只支持的业务ISDNIntegratedServiceDigitalNetwork①基本功能②基于Inmarsat的ISDN即2B+D标准化通道组合，每个数据信道B64Kbps，信令信道D16Kbps先物理连接，再传送数据基本速率电路交换在电话通信中，由于讲话双方总是一个在说，一个在听，因此电路空闲时间占大约50%。电路交换缺点：2）ISDN和MPDS①（2）移动包交换MPDSMobilePackageDataService基本功能数据数据数据数据分包11010011101•

•••••••00101001110报文发送端首部分包数据首部分包首部数据发送发送发送在前发送接收端数据首部数据首部数据首部11010011101•

•••••••00101001110数据分组分组从A传送到B的过程②基本功能各组自行选择线路传送网络网络网络网络网络网络网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器AB查找路由表目的地下一跳路由器3）InmarsatISDN和MPDS业务比较MPDS信道地面站用户1MPDSSES1InternetSESNLANISPWEB-siteSES2适用于大数据量传输如，图片、音像文件、电视会议等特点：特点：适用于小数据量传输如，网络浏览、航海信息获取 和更新等ISDN业务MPDS业务专用信道信道共享信道带宽固定（64kbps）

传输速率有保障信道带宽与某时刻用户数量有关用户多时传输速率下降按时间计费按信息流量计费用户ISDNSESISDN信道地面站3F船站外设及其连接路由器G3RJ-11RJ-4564Kbit/s3.1KHz音频G44船舶局域网与公司局域网的连接LAN适配器陆地用户LESISDN网路由器船舶局域网Inm卫星网陆地电信网F77路由器移动用户船舶局域网RJ-455F77的应用电话（或传真）常规通信；遇险通信；图文传输；浏览互联网，获取各类网上信息（如，气象信息、电子海图、港口和备品供应信息等；电子邮件传递；机舱、航行设备的远程监测；远程医疗（远程教育、培训；网上银行、网上采购。①②③④⑤⑥⑦⑧6Inmarsat-B/F业务拨号方式1）电话／传真通信：船至岸00+电话国家码＋地区码＋用户电话/传真号码＋＃船至船00+电话洋区码＋船站电话/传真号码＋＃2）电传（B站）：船至岸00+电传国家码＋用户电传码＋结束符“+”船至船00+电传洋区码＋船站电传号码＋结束符“+”

北京岸站91年正式运转，由“北京船舶通信导航公司”运营和管理；目前已开通Inmarsat-B、C/Mini-C、M、Mini-M、M4、F系统业务。北京地面站接入代码7北京地面站及其Inmarsat系统业务简介（1）（2）（3）中国Inmarsat

岸站接入码C系统通过法国岸站（121/021）接续，实现点对点通信；北京地面站法国★★★北京虚拟站北京虚拟站北京地面站虚拟站七、海事卫星宽带系统及业务简介1简介：依托Inmarsat四代星的通信系统。2005年3月Inmarsat发射第一颗卫星，2009年2月25日全面运营。共三个洋区。BGAN卫星覆盖图2海事卫星宽带通信系统结构图SAS网络连接点Inmarsat总部SCCNOCBSSI-4卫星SBBGANFBIP网共享/专用信道陆地公网传统的电路交换GSM网SatelliteControlCentre

NetworkOperationCenterBusinessSupportSystems，支持系统：用户管理、呼叫记录的发布和业务账单。SatelliteAccessStations，宽带业务卫星接续站，承担各种网络的接入。荷兰的Burum意大利的Fucino3海事卫星宽带业务类型