第7章国际移动卫星通信系统

第7章

国际移动卫星通信系统第7章国际移动卫星通信系统7.1卫星通信基础知识7.2Inmarsat系统概述7.3Inmarsat开放的通信系统及业务7.4Inmarsat两位码业务及船站识别7.5Inmarsat系统在GMDSS中的作用7.1卫星通信基础知识卫星通信：设置在地球上（地面、水面或低层大气中）的两个或多个无线电通信站之间利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电波进行的通信。长、中波短

波超短波微波

卫星通信的特点优点：覆盖区域大，通信距离远便于多址连接机动灵活，不受地理条件的限制频带宽、容量大一次转接，通信质量好，可靠性高通信成本与距离无关缺点：需要先进的空间技术传输距离较远，有较大的信号延迟卫星寿命短，寿命约为3-10年

7.1.1INMARSAT系统组成

INMARSAT通信系统：空间段地面段——卫星通信地面网络（含网络协调站NCS、地面站LES）用户段——卫星移动通信终端（MES）

INMARSAT系统组成——空间段海事卫星（Satellite）

接收岸站和船站发来的信号，对所接收的信号加以放大和处理,然后转发给船站或岸站。

PORIORAOR-EAOR-W点波束模式与全球覆盖模式点波束模式：将卫星发射功率集中在一些航运密集，通信业务繁忙的地区，以便为这一地区提供更多的通信线路，并可进一步减小移动站的体积。全球覆盖模式:除了给航运密集的地区提供足够的能量、保证其正常通信外，也兼顾航运稀疏过往船舶较少的地区，使得航行于世界任何地区的船舶能够利用卫星进行通信。点波束模式与全球覆盖模式示意图（3代卫星）注：①图中实线范围为全球波束②蓝色阴影区为点波束③小红圈为地面站

7.1.2卫星运行的轨道1、按卫星距地球表面的高度划分低轨道：700<H<1500Km;中轨道：高度约10,000Km;高椭圆轨道：距离地球表面最近点1000~21000km最远点39500~50600km同步轨道或静止轨道：H=35786km注：H：表示轨道高度2、按卫星轨道的形状划分圆形轨道卫星

椭圆形轨道卫星圆形轨道卫星

椭圆形轨道卫星

3、按卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角θ=0°，赤道轨道卫星；θ=90°，极轨道卫星;0°<θ<90°,倾斜轨道卫星

注：θ表示夹角

θ=0°，赤道轨道卫星地球赤道赤道轨道卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角示意图GMDSS原理与操作θ=90°极轨道卫星;地球赤道卫星轨道GMDSS原理与操作卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角示意图0°<θ<90°,倾斜轨道卫星地球赤道倾斜轨道卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角示意图卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角示意图0<θ<90°倾斜轨道θ=0赤道轨道θ=90°极轨道●●●赤道轨道极轨道倾斜轨道各种轨道示意图什么叫静止卫星？

卫星在地球赤道上空，距地面35,786公里的圆形轨道上绕地球旋转，卫星轨道平面与地球赤道平面的夹角为0°，其绕地球旋转一周的时间和地球自转一周所需时间相同为24小时，并且其围绕地球旋转的方向和地球自转的方向相同，不论在地球的什么地方观察卫星，卫星始终是相对静止不动的我们把这种卫星称为静止卫星。7.1.3INMARSAT的卫星频率通信方向 通信频带 波段MES→SAT上行链路1626.5-1646.5MHz(20MHz)1.6GHzLSAT→MES下行链路1525.0-1545.0MHz(20MHz)1.5GHzLLES→SAT上行链路6425.0-6443.0MHz(18MHz)6GHzCSAT→LES下行链路3600.0-3623.0MHz(23MHz)4GHzC口决：上高下低、岸高船低MESCES6GHz4GHz1.5GHz1.6GHz①工作在双波段（C/L波段）；１．船站：工作在L波段，其上/下行频率为1.6/1.5GHz２．岸站：②CES与SES通信工作在C波段，其上/下行频率为6/4GHz；③CES与CES及NCS通信，CES工作在C/L波段。卫星：6GHz1.5GHz1.6GHz4GHz7.1.3INMARSAT的卫星频率岸站双波段工作示意图6GHz1.5GHz6GHz1.56GHz

4GHz1.5GHz1.6GHzCES1CES２SES7.1.4卫星通信的连接方式多个地球站利用同一颗卫星实现双边或多边通信的联接方式。1)定义2）海事卫星通信主要涉及的多址联接：FDMA（频分多址）TDMA（时分多址）①②③④SDMA（空分多址）CDMA（码分多址）7.1.5卫星通信存在的主要问题1.通信时延较长2.卫星通信线路容易受外部条件的影响3.存在日凌中断和星蚀星蚀和日凌中断日凌中断太阳、卫星、地球依次排列为一直线地球站天线对着卫星的同时也正对着太阳，太阳噪声最大每年春分、秋分前后数日，白天中午条件：原因：时间：日凌中断1）星蚀太阳、地球、卫星依次排列为一直线太阳能电池不工作，蓄电池工作，通信效果受影响春分、秋分前后23天，夜间条件：原因：时间：星蚀2）第7章国际移动卫星通信系统7.1卫星通信基础知识7.2Inmarsat系统概述7.3Inmarsat开放的通信系统及业务7.4Inmarsat两位码业务及船站识别7.5Inmarsat系统在GMDSS中的作用总部N空间段地面站移动站三部分INMARSAT国际海事卫星组织1979年成立IMSO国际移动卫星组织国际移动卫星公司：①Inmarsat公司②Invsat公司③Rydex公司1994年更改为1999年转制为7.2Inmarsat系统概述7.2.1Inmarsat系统组成

设在Inmarsat总部（伦敦）空间段：地面站：移动站：三部分：TT&C-卫星、跟踪遥测和控制站；SAT-卫星；SCC-卫星控制中心。NCS-网络协调站；NOC-网络控制中心；LES/CES-岸站。陆用；海用；空用。SAT-Satellite1．空间段中继转发，采用弯管方式工作。四颗静止卫星，覆盖POR、IOR、AOR-E、AOR-W洋区。监测跟踪卫星，获取卫星参数（姿态、稳态、燃料消耗等）。TT&C-TrackingTelemetryandControl

SCC-

SatelliteControl

Center

根据TT&C送来的参数，调整、控制卫星，保证正常工作。1）空间段的构成２）卫星分布情况：（１）四颗卫星无缝隙覆盖除南北极地区外的全球区域；注：①图中实线范围为全球波束②蓝色阴影区为点波束③小红圈为地面站

（２）重叠区内的用户可灵活选择不同的卫星；（３）目前使用的是第三、四代卫星

第一代卫星：1976年~1979年，三颗卫星覆盖全球，工作到1986年以后。第二代卫星：1990年~1992年，四颗卫星覆盖全球，技术无大改进。第三代卫星：1996年~1998年，五颗卫星，一颗备用，增加了宽点波束，通信容量比第二代卫星大8倍。第四代卫星：2005年投入使用，计划三颗卫星，增加了宽、窄点波束，通信容量比第三代卫星大16倍，卫星功率大60倍，数据传输速率可达492kbit/s。Inmarsat已于2013年底开始发射三颗第五代卫星，第一颗已经于2013年12月8日发射成功目前，有三颗I-4卫星和四颗I-3卫星在工作，即有7颗卫星覆盖全球卫星覆盖区一、定义：卫星在地球表面的投影二、静止卫星覆盖区：覆盖面积超过地球表面总面积的三分之一BAB间弧长18100KM35786KM地球静止卫星AGMDSS原理与操作实现全球通信的条件

在静止卫星轨道上等间距地放置三颗静止卫星,在卫星覆盖区的重叠部分建立转发站，则经过一次跳变，即通过一颗卫星或经过二次跳变和转发站便可实现二个地球站间的通信联络，并可基本实现全球通信P3P2P1ABCP３）卫星的识别2．地面段

承担通信接续处理的网关，移动站与陆地公网的接口。其中，每个系统有其自己的NCS，每个系统的每一个洋区有一个NCS若干地面站。功能：INMARSAT系统组成——地面段

（1）网络操作中心(NOC)INMARSAT网络控制中心位于伦敦INMARSAT总部，它使用全球通信网络与四个网络协调站连接起来。网络控制中心和网络协调站进行信息交换，可以使网络控制中心对整个网络的通信业务进行监视、协调和控制。作用：负责对整个INMARSAT通信网的营运和管理。INMARSAT系统组成——地面段（2）网络协调站(NCS)在每个洋区都有一个岸站兼作网络协调站，对本洋区的通信情况进行监控。NCS之间的相互通信，由INMARSAT网络操作中心控制。

NCS：协调和管理本洋区的通信、发布广播业务、发送TDM载波、处理遇险。INMARSAT系统组成——地面段（3）地面站（LES)地面站也称陆地地球站，是陆地网络和移动终端的网关（接口）。目前每一个卫星覆盖区可建立若干个地面站，其中一个地面站兼做网络协调站，在四颗卫星的情况下，全球最多可建60个地面站。作用：经卫星和移动站进行通信，并为移动站提供国内或国际网络通信的一个接口。实际地面站的外景图

地面站情况目前，全球在运营的地面站共有39个。在实际卫星通信中，不同移动终端通过卫星经地面站完成通信。呼叫地面站以接续码（呼叫号码）完成，如北京地面站接续码（移动站首发呼叫）如下：

移动站类型太平洋印度洋大西洋东大西洋西B，M，mM，M4，F868868868868INMARSAT-C211311INMARSAT系统组成——地面段（4）卫星操作中心（SOC)卫星控制中心设在伦敦INMARSAT总部，它负责监视INMARSAT拥有卫星的运行情况。卫星控制中心接收从全球测控站（TT&C)发来的数据将这些数据加以处理，并通过测控站对INMARSAT卫星进行控制和管理。INMARSAT系统组成——地面段

（5）测控站（TT&C)

测控站直接对INMARSAT卫星进行控制和管理。测控站跟踪遥测卫星，并把测得的数据送卫星操作中心处理。测控站还接收卫星操作中心发来的分析结果，以此为依据给卫星发指令，对卫星进行控制。全球设立了四个测控站，分别是加拿大的考伊琴湖（LakeCowichan）与彭南特角(PennantPoint)、意大利的福希诺(Fucino)和中国的北京（Beijing）。测控站在必要时可以替代卫星操作中心控制卫星，起到备用的作用。3.INMARSAT移动地球站（简称：船站(SES)、移动站(MES))作用：通过卫星和岸站与陆地用户或其它船站之间进行通信联络种类：包括A站、C站、B站、M站、E站、F站和P站等多种型号的船站.7.2.2Inmarsat系统的信道分配和管理电传信道采用预分配方式电话信道采用按需分配方式1）主要的信道分配方式：①预分配方式：②按需分配方式：每个地球站预分配一些固定信道。划定的信道，按需分配使用。③在Inmarsat系统中一般遵循原则：2）按需分配方式的优点：信道集中控制和管理，按需分配使用，通信结束收回信道3）按需分配方式的特殊要求：需要在系统中增加了一个网络控制中心站，用于对卫星转发器的SCPC信道进行集中监控和管理，统一分配使用。增加一个专用的公共信道，供所有地球站发送通信申请、拆线等信号，以及网络控制中心站发送信道分配、信道忙闲等信号，并规定所有地球站在空闲时守听在该专用的公共信道上。（1）（2）电话局SCPC站B电话局SCPC站A网控中心公用信令信道话音信道公用信令信道f申请分配按需分配SCPC工作流程7.2.3Inmarsat的通信业务1.遇险报警2.遇险、紧急、安全和日常优先等级的电话、电传3.传真通信4.海上安全信息的播发5.数据通信7.2.4Inmarsat船站的启用实验

Inmarsat船站进入Inmarsat系统使用之前，必须进行启用试验，其目的是：（1）技术方面：确保船站正常工作，船站在提供可靠通信的同时，不影响Inmarsat系统或其他船站的工作；（2）法律方面：确保船站的工作符合船站登记国和Inmarsat的法律规定（3）财务方面：确保对使用Inmarsat系统的船站的收费做出合适的安排新安装的船站必须填写启用申请表，送交Inmarsat成员国主管机构，一周后将得到批准船站启用试验的通知，内容包括：（1）船站的识别码（2）启用试验的日期（3）对船站进行启用试验的地面站和使用卫星的经度

船站的启用试验，一般由船站的生产商完成。船站启用试验成功后，船站将始终可以进入Inmarsat系统使用，不受任何限制否是与陆上用户通信？选择地面站业务代码与洋区接续码被叫移动站的识别码选择地面站业务代码与国家编码被叫陆上用户的呼叫号码通信结束选择LES编码准备通信号码输入结束符号码输入结束符两位业务代码7.2.5INMARSAT通信流程第7章国际移动卫星通信系统7.1卫星通信基础知识7.2Inmarsat系统概述7.3Inmarsat开放的通信系统及业务7.4Inmarsat两位码业务及船站识别7.5Inmarsat系统在GMDSS中的作用海上无线电通信（GMDSS）业务1、INMARSAT-A系统1982年投入商业使用，提供船至船和岸至船的电话、电传、传真、电子邮件和高速数据通信业务。其话音信道采用模拟通信方式，电传信道采用数字通信方式。INM-A船站的体积大，所以，它只能用于商船和大型游艇。

INM-A系统已由2007年12月31日关闭，

而由INM-B系统替代。

7.3Inmarsat开放的通信系统及业务

海上无线电通信（GMDSS）业务2、INMARSAT-C系统1990年投入使用，具有电传和遇险通信、数据报告等功能外，还具有接收EGC信息的功能。终端体积小，重量轻，船站天线小巧轻便，采用全向天线，其通信费用便宜。海上无线电通信（GMDSS）业务3、INMARSAT-M通信系统1992年投入使用，提供电话、传真和数据通信。终端体积小，重量轻、设备和通信费用低等优点。目前INMARSAT-M船站尚不满足GMDSS的要求。INMARSAT-Mini-M系统1996年投入使用，与INMARSAT-M船站相比，体积小，重量轻，价格低。

提供数字电话、传真和低速数据通信业务。海上无线电通信（GMDSS）业务4、INMARSAT-B系统1993年投入使用，它是取代INMARSAT-A的系统，它是全数字化通信系统。INM-B系统提供与INM-A一样的通信业务。INM-B船站的体积大，所以，它只能用于商船和大型游艇。2014年12月31日关闭5.Inmarsat-D/D+Inmarsat-D于1998年推出，是Inmarsat推出的全球卫星短信息服务系统，即卫星寻呼机1999年推出Inmarsat-D+既可接收短信息，也可以发送短数据报告和应答Inmarsat-D/D+已于2014年12月30日关闭海上无线电通信（GMDSS）业务6、INMARSAT-E系统即1.6GHzL波段的紧急无线电示位标（EPIRB）当船舶遇难时能手动或自动发出遇险报警信号。

INM-E系统已由2006年12月1日关闭。7、INMARSAT-F系统

由2002年投入使用，提供高速的话音、传真和数据通信业务（ISDN&MPDS）。INM-F船站分为F77、F55和F33，其中F77完全符合GMDSS要求，其它两种不符合。8.Inmarsat-BGANBGAN(BroadbandGlobalAreaNetwork)是具有全球无缝隙的宽带网络接入、移动实时视频直播、兼容3G等多种前卫通信能力的新一代Inmarsat全球宽带局域网的简称。BGAN实现了宽带、多业务融合、移动的完美结合，保持了全球任何地点、任何时间、随机接入的优势。于2003年推出，并于2007年实现全球覆盖的Inmarsat-BGAN是基于ＩＰ和ＧＰＲＳ技术的移动宽带数据通信业务，它提供新型航海航空宽带业务第7章国际移动卫星通信系统7.1卫星通信基础知识7.2Inmarsat系统概述7.3Inmarsat开放的通信系统及业务7.4Inmarsat两位码业务及船站识别7.5Inmarsat系统在GMDSS中的作用7.4.1Inmarsat两位码业务（1）Inmarsat系统中电传的两位业务代码代码业务备注00自动拨号 可进行自动电传通信。11国际值机员 可从LES所在国的国际值机员获得有关信息。12国际查询 可获得LES所在国以外其它国家用户的信息。13国内值机员 可获得帮助连接到LES所在国国内电传用户;

在没有国际值机员的LES中,可用此码代替业务码11。14国内查询用 可获得LES所在国用户的信息。17电话预约 通过某些LES,用此代码可预约电话通信。7.4Inmarsat两位码业务及船站识别代码业务备注23缩位拨号LES 让INMARSAT-A用户利用缩位拨 号码代替(短码选择)经常使用 的用户号码24电传书信业务 可将MES发的电传直接传递到选 择的电报局,并用信件或适当方 式将电文投递到岸上用户。31海事查询 可用于如船位和认可等特殊查询; 或利用MES地面通信系统给另外 一艘船舶发送电传。32医疗指导 可获得医疗指导;某些LES可直 接,与当地医院连接通信。33技术援助 如果INMARSAT-A终端有技术故 障,请求LES的技术人员提供技 术援助。36信用卡通信 将电传通信懒制费州用记到到信 用卡或收费卡的帐上。代码业务备注37计时计费 呼叫开始时代替00，此业务可将建立通信的时间 和通信费用通知给MES操作员。通常在拆线前发送

一通信时间和费用的简短电传电文。惯例是用5个

句号终止通信,便会自动收到通信时间和费用。38医疗援助 如果船上伤病员情况紧急,要求将伤病员送上岸 或请医生登船治疗时,将信息传递到岸上当局来处

理这种紧急情况。39海事援助 船舶请求像拖带、污染等海事援助时41气象报告 气象观测船发送气象观测（OBS）电文;一般船舶 可免费使用此业务,由LES所在国的气象部门支付 有关费用。42航行危险船舶可连接到海上主管部门,以发送危及航行安 全及警告的危险信息；如,沉船残骸、漂浮障碍 物、无线电信标故障或灯标船失灵、冰山、漂浮 的水雷等。代码业务备注43船位报告 可连接到为救助目的收集船舶动态信息的国内或 国际船位报告中心;比如,AMVER,AUSREP等。6x主管机关专用 由主管机关专用于通信线路租用等;在6后面的数 字“x”是按国家分配的,不同的LES有不同的业务 和租用线路。70数据库 通常由LES用此代码,如果配备有数据终端,LES可 自动接续到信息检索数据库。例如,英国的 GOONHILLY陆地地球站提供北大西洋、地中海和 英国沿海的气象信息、区域航警信息、钻井平台 表和航海通告等业务。91自动环路测试可对电传接收机进行检测;通常,LES发送如下测

试电文（QBF电文）：QUICK BROWNFOX JUMPSOVERTHELAZYDOG123456789092启用试验 当船舶准备开始INMARSAT-A移动地球站终端启用 试验时,只可用于启用试验,并只能通过已安排好 进行启用试验的LES使用此代码。（2）Inmarsat系统系统中电话的两位码业务

国际海事卫星组织开发的特别业务都有专门的业务代码。业务代码由两位数字组成。由岸站提供，供船站选择使用。00、11、13二位码业务一般是地面站必开放业务，其他特别业务的开放情况因地面站而异。北京地面站除了开放00、11、13业务外，还开放33、92二位码业务。11表示需要国际值机员转接13表示需要国内值机员转接12查询用户的国际电传或电话号码32医疗指导33要求技术援助38医疗援助39海事援助91自动线路检测92船站启用测试7.4.2Inmarsat船站的识别：MES号码(5位)

MES编码由9位数字组成,如：

T

MID

X1X2X3X4X5国家代码（3位）MES类型编号：B站为3，C站为4，

M站为61、Inmarsat-B/C/M移动号（IMN）组成：2、Mini-M/M4/F站移动号组成：