海事卫星通信系统

海事卫星通信系统是利用通信卫星作为中继站的一种船舶无线电通信系统。它具有全球（除南北极区外）、全时、全天候、稳定、可靠、高质量、大容量和自动通信等显著优点，既可改善船舶营运和提高管理效率、密切船岸联系，而且有助于保障海上人命安全。国际海事卫星通信系统（INMARSAT）是移动业务卫星通信系统（MSS）的一种。它包括移动台之间、移动台与固定台之间、固定台与公众通信网用户之间的通信。国际海事卫星通信系统是世界上第一个全球性的移动业务卫星通信系统。

简介

海事卫星通信系统（system of maritime satellite communications）是使用通信卫星作为中继站的船舶无线电通信系统。其特点是质量高，容量大，可全球、全天候、全时通信。美国于1976年先后向大西洋、太平洋和印度洋上空发射了三颗海事通信卫星，建立了世界上第一个海事卫星通信站，主要容量服务于海军。1979年7月国际海事卫星组织成立，并于1982年建立了国际海事卫星通信系统，成为第一代国际海事卫星通信系统。海事卫星通信系统虽然造价昂贵，但因其有许多优点，而发展前景广阔。

海事卫星通信系统是由通信卫星、岸站和船站三大部分组成。①海事通信卫星。它是系统的中继站，用以收、发岸站和船站的信号。卫星布设于太平洋、大西洋和印度洋三个洋区，采用静止轨道卫星，卫星可提供电话、电报、传真和共用呼叫服务。②岸站。它是设在海岸上的海事卫星通信地球站，起通信网的控制作用，设有天线等设备，岸台可与陆上其他通信网相连通。③船站。它是装在船上的海事卫星通信地球站，是系统的通信终端，装备有抛物面天线等设备，电话通信采用调频方式，电报通信采用移相键控调制方式。每颗通信卫星的通信容量的分配是由指定岸站的网络协调站负责分配卫星通信信道。电报信道预先分配给各岸站，由其负责分配与船站进行电报通信的时隙。电话信道由网络协调站控制，由船站、岸站进行申请后分配。

发展简况

国际海事卫星组织(INMARSAT，International Maritime Satellite Organization)成立于1979年7月16日，总部设在英国伦敦。INMARSAT现拥有美国、英国、日本、挪威等87个成员国，我国在1979年参加该组织。经过近20年的发展，全球使用INMARSAT的国家超过160个，用户已有16万多，中国用户有6000多。

INMARSAT原为一个政府间的合作组织，最早提供的业务仅限于为航行在世界各地的船舶提供全球通信服务。后来，INMARSAT将通信服务范围扩大到陆地移动的车辆和空中航行的飞机。在1994年12月的第10次特别大会上，更名为“国际移动卫星组织”，但仍称“INMARSAT”，成为惟一能提供全球海上、空中、陆地、救险、定位等卫星移动通信服务的提供者。

INMARSAT在1979年成立后先后租用了美国的MARISAT卫星、欧洲宇航局(ESA)的MARECS卫星和INTELSAT的IS-V卫星来进行以全球海事移动卫星业务为主的运营工作。到1982年形成了第一代海事卫星通信系统。第二代卫星，INMARSAT发射了自己的专用卫星。第三代卫星是最新的、功能最强的，除了具有1个全球波束外还具有5个点波束，可以令地面终端实现小型化。

1976年美国为满足海军通信的需要，先后向大西洋、太平洋和印度洋上空发射了三颗海事通信卫星，建立了世界上第一个海事卫星通信系统。其中大部分通信容量供美国海军使用，小部分通信容量向国际商船开放。1979年7月16日国际海事卫星组织成立,中国是它的成员国。1982年2月1日，该组织通过租用美国的海事通信卫星、欧洲航天局的欧洲海事通信卫星和国际通信卫星组织的国际通信卫星-V等卫星的通信容量,沿用海事通信卫星的技术体制，组成了第一代国际海事卫星通信系统，并开始营运,覆盖范围如(图1) 。

海事卫星通信系统

海事卫星通信系统现处发展初期，设备复杂，造价高,尚未广泛采用,但是发展很快。1976年世界上有34个船站和2座岸站，到1982年发展到1650个船站和7座岸站。不少国家正在建设或筹建本国的岸站，研制小型、简便、廉价的船站设备。国际海事卫星组织正在着手研究第二代国际海事卫星通信系统的技术要求以及向船舶提供定位能力等问题。海事卫星通信系统在国际海事组织正在研究的“未来全球海上遇险和安全系统”中起重要作用。

组成

海事卫星通信系统主要由装在船舶（包括海上工作平台）上的海事卫星通信地球站(简称船站)、设在海岸上的海事卫星通信地球站（简称岸站）和海事通信卫星组成（图2）。

海事卫星通信系统

船站是本系统的通信终端。配有直径约 1米的抛物面天线以及相应的通信设备，采用L波段,发射频率为1.6千兆赫频段，接收频率为1.5千兆赫频段。电报通信采用移相键控调制方式，发射速率为4800比特/秒,接收速率为1200比特/秒。电话通信采用调频方式。

岸站在本系统通信电路中起网络控制作用。设有直径约13米的卡塞格林天线以及相应的通信设备，并与陆上通信网路相连接。采用C波段，发射频率为6千兆赫频段,接收频率为4千兆赫频段。为了消除无线电波在传播过程中的频率偏移的影响,还采用L波段的频率作为自动频率控制的导频，并作为岸站间业务电路和试验电路的频率。

海事通信卫星是本系统的中继站，转发船站和岸站所发信号。采用静止轨道卫星和球波束，按大西洋、太平洋和印度洋三个洋区配置。每颗卫星装有L→C波段和C→L波段的转发器，提供电报和电话（包括传真和数据传输）信道，以及共用呼叫信道。每个电报信道以时分多址方式分为22条报路，电话信道采用单路单载波技术。

为了充分利用每颗卫星的通信容量，本系统采用较为复杂的信道分配方式，并在每个洋区由设立于指定岸站的网路协调站负责分配卫星通信信道。电报信道预先分配给各岸站，由其负责按需分配与船站进行电报通信的时隙。电话信道由网路协调站控制，根据船站、岸站的申请进行分配。

系统组成

INMARSAT系统主要由空间段卫星、网络操作控制中心、网路协调站、岸站和船站和用户终端组成。INMARSAT系统结构如图3所示。

（1）空间段

INMARSAT系统采用了4颗第三代卫星和5颗备用卫星，INMARSAT的卫星按四大洋区分布，分别是大西洋东区(AOR-E)、大西洋西区(AOR-W)、太平洋区(POR)和印度洋区(IOR)。在每个洋区上均有一颗第三代卫星，另有一颗第三代卫星备用，还有四颗第二代卫星由于容量相对较小，已转为备用。

（2）网络操作控制中心(OOC)

网络操作控制中心位于英国伦敦总部的大楼内，它的任务是监视、协调和控制INMARSAT网络中所有卫星的工作运行情况。

（3）网路协调站(NCS)

每个洋区分别有一个岸站兼作网路协调站，该站作为接线员对本洋区的船站与岸站之间的电话和电传信道进行分配、控制和监视。

（4）岸站(CES)

岸站是设在海岸边上的地球站，基本作用是经由卫星与船站进行通信，并为船站提供国内或国际网络的接口。岸站是双频工作方式(L和C波段)，C波段用于语音，L波段用于数据。

（5）船站(SES)

船站是设在船上的地球站，是系统中的终端系统，用户可通过所选的卫星和地面站与对方进行双向通信。使用L波段。

终端标准

INMARSAT系统的标准移动终端主要有6种基本类型，即进行海上/陆地业务的A、B、C、M、Mini-M标准以及进行航空业务的航空标准(Aero)。

（1）INMARSAT-A

INMARSAT-A是1976年启用的第一个系统，采用模拟FM通信制式，信道带宽50kHz，能提供语音、传真、高速数据(56kbit/s或64kbit/s)、电传等服务。船用终端天线放在屏蔽罩中，并具有自动跟踪系统保证使天线始终对准卫星，并可通过按键启动遇险告警。遇险告警在INMARSAT系统中处于最高级别。陆用移动终端是便携式的，可以装在手提箱里，并可在几分钟之内开始工作。

（2）INMARSAT-B、M和Mini-M

INMARSAT-B系统是INMARSAT-A的数字式替代产品，它提供所有与INMARSAT-A相同但有所增强的服务，可以提供16kbit/s语音编码速率的电话、9.6kbit/s的数据以及2.4kbit/s的音频数据、64kbit/s高速数据和50Baud的电传等业务。采用全数字化设计，获得对空间段功率和带宽资源的充分利用，其占用带宽由50kHz减到20kHz，系统容量将是A型站的2.5倍，使用的卫星功率只是A型站的一半。B型站取代A型站是必然趋势。

INMARSAT-M系统是1993年开发出来的，是B型站的简化型，通信标准略低于B系统，只提供6.4kbit/s语音编码速率的电话、2.4kbit/s三类传真和2.4kbit/s数据通信，它体积小，重量为15kg左右，有海事和陆用两种类型。

INMARSAT Mini-M是一种更小型的M站，1996年底才推向市场，是全新概念的卫星终端，使用INMARSAT第三代卫星的点波束，是一个全天候、全球覆盖的移动通信终端，可提供4.8kbit/s语音编码速率的电话、2.4kbit/s传真和数据。

（3）INMARSAT-C

INMARSAT-C主要用于数据通信，于1991年开始在全球运营，采用全数字化的存储转发信息传递方式，可以提供600bit/s低速数据、电传和传真业务。INMARSAT-C终端装有GPS，可提供全球定位服务。

INMARSAT-C陆用终端小巧，体积只有公文包大小，重量仅有3kg，可装在手提箱中；车载式的卫星终端具有全向性天线，能在行进中进行通信；便携式或固定式的终端采用小型定向天线，可方便携带及降低能耗。

（4）INMARSAT-Aero标准

INMARSAT在航空通信领域的应用始于1990年，该设备可为航行在世界各地(除两极外)的飞机旅客，提供双向电话、传真、数据、电子邮件通信，以及浏览世界新闻、股票信息等。也可向驾驶舱和客舱机组人员提供通信业务，不仅提供个人通信，更主要用于空中交通管制。该系统由INMARSAT和航空工业界制定并形成统一的工业技术标准，解决了过去使用VHF通信受限于视距传播以及短波通信可靠性差的问题。

除此之外，INMARSAT系统另外还有用于全球卫星短消息服务的D终端、用于卫星无线电紧急示位标(EPIRB)的E终端以及最新的移动多媒体终端M4 (Multi-Media Mini-M)。表1对INMARSAT系统的一些主要终端标准的技术参数进行比较。

表1 各终端标准的技术参数

基本功能

国际海事卫星从投入运行至今的发展中，逐步推出A、B、C、Mini-M、F、FB各个系统，在各个不同的历史阶段，满足海上用户的不同日常和安全通信的需要。

目前渔业用户主要使用国际海事卫星的C、F、Mini-M和FB系统，这四个系统分别满足了渔业用户遇险通信和日常通信的需要。为渔业用户提供的服务功能主要分为日常通信和遇险通信两类。遇险通信主要包括遇险报警和遇险级别通信，日常通信服务主要包括语音、船站、数据和视频等满足船岸间日常通信的手段。

国际海事卫星通信系统功能表

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