6.-INMARSAT系统解读

第八章INMARSAT系统P95国际海事(移动)通信卫星系统是一个全天候的,覆盖全球大部分地区(70N~70S)的通信系统,是GMDSS的一个分系统。以各种移动站（MES)为主要服务对象。卫星通信就是先将信号转换成微波发射到地球同步卫星，而后通过地球同步卫星发射到转发信号，从而将信号覆盖面扩大,达到信号的传输.。卫星船站的通信INMARSATFAX/TELDATASESCES卫星通信系统概念（记录）•卫星通信是地球上多个地球站（包括陆地、水面和大气层）利用空中人造通信卫星作为中继站而进行的无线电通信。•卫星通信系统是由通信卫星、地球站和跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统。•通信卫星由若干个转发器、数副天线与位置和姿态控制、遥测和指令、电源分系统组成，其主要作用是转发各地球站信号。•地球站由天线、发射、接受、终端分系统及电源、监控和地面设备组成，主要作用是发射和接受用户信号。跟踪遥测指令站是用来接收卫星发来的信标和各种数据，然后经过分析处理，再向卫星发出指令去控制卫星的位置、姿态及各部分工作状态。监控管理分系统对在轨卫星的通信性能及参数进行业务开道前的监测和业务开通后的例行监测与控制，以便保证通信卫星的正常运行和工作。卫星船站的通话特点（记录）•卫星通信的优点：1）覆盖面大，通信距离远。2)便于多址连接。3）机动灵活。4）频带宽，容量大。5）通信质量好，可靠性高。6）通信成本与距离无关。•卫星通信的缺点：1）有较大的信号延迟。2）需要先进的空间技术。3）卫星寿命短（3-10年）一般3-5年就需要发射新一代卫星。•影响卫星通讯的质量主要原因有：大气噪声，太阳的黑子活动与电离层闪烁。日凌，星蚀与摄动现象（记录）•每年春分、秋分时，地球、卫星、太阳在同一直线上。当卫星在地球与太阳之间时，地球上的小站在接收卫星信号的同时，受到太阳辐射的影响，使通讯中断，此现象称为日凌。常发生在中午。采用定向天线的地球站易产生日凌中断，而采用全向天线的地球站则不会。日凌中断对通信质量影响的大小与方向性天线的尺寸成正比，持续时间与方向性天线的尺寸成反比。•每年春分、秋分时，当地球处于卫星与太阳之间时，地球把阳光遮挡，此时卫星的太阳能电池不能正常工作，星载电池只能维持卫星自转而不能支持转发器正常工作，这种现象造成的通讯中断称为星蚀。常发生在午夜。日凌，星蚀与摄动现象（记录）•卫星运行的实际轨道不断发生不同程度地偏离理想轨道的现象称为摄动现象。•原因是：1，太阳，地球，月亮的引力。2，地球的大气阻力。3，太阳的辐射压力。卫星通信的主要性能参数（记录）•1）天线增益，天线增益是用来衡量天线朝着一个特定方向收发信号的能力。用G表示。其值小于1.说明天线把导行波转换为空间波总要有一些能量消耗。G越大说明收发信号的能力越好•2）载噪比。C/N,是用来衡量卫星通信线路的性能。较大为好•3）全向有效辐射功率：是用来衡量发射机向空间辐射电磁能力大小。较大为好(发射系统的主要指标）EIRP=P(发射机功率）XG(天线增益）•4）接收系统品质因数G/T是用来衡量接收系统接收信号的质量。G/T天线增益/噪声温度：较大为好第一节INMARSAT系统的组成一、INMARSAT的发展过程:1）1982年2月,当时称为国际海事卫星通信系统.2）1985年10月,开发了航空卫星通信业务.3）1989年11月,开发了陆地卫星通信业务.4）1995年正式更名为国际移动卫星通信系统.二、初期,INMARSAT是一个国际间的通信组织,由于使用的用户有限,经营困难;直到1992年与GMDSS系统相结合,才得达快速发展;并随着通信技术及电脑技术的发展,开发了新的通信系统:从最初的A标准系统-B标准系统-C/M标准系统-F标准系统.INMARSAT系统的工作优势P96•1，及时，可靠，无干扰，容易使用，不需要基站。•2，全球除两极地区以外任何地点，任何时间都能使用。•3，信息安全有保障，其传输编码及交换具有极高保密性，透明信道还容许终端随时加装保密设施。•4，与全球电信网相连，可连接世界各地，而且该网对遇险呼叫优先接续。•5，通信没有月租费，只按通信时间或信息流量计费。•6，设备的终端厂商和地面站都有竞争，有利于用户选择。•7，是一种唯一满足高速运动下多媒体通信的系统三.INMARSAT系统的组成P971.空间段:通信卫星(SATELLITE—SAT);地面(遥)测(遥)控站(TT&C);卫星控制中心(SCC)组成.2.地面站:主要有网络控制中心(NCC);各洋区的网络协调站(NCS);各洋区的地球站(CES/LES)组成.3.移动地球站:在不同系统中有不同的移动地球站(SES/MES).INMARSAT系统在GMDSS中的作用•INMARSAT系统可为GMDSS提供的通信服务有：1.遇险报警和遇险通信2.搜救协调3.现场通信4.驾驶台与驾驶台通信5.海上安全信息播发6.常规通信4.INMARSAT系统组成结构图总部SCCNCCSATTT&CNCSAOR.ENCSAOR.WNCSPORNCSIORCESCESCESCESSESSESSESOCC操作控制中心公共TDM每个洋区内,最多设15个CES四.空间段各单元的基本作用1、SAT:为了保证对地球大部分区域的通信履盖,设置了四个静止通信卫星,它们主要负责通信的中转(收-转-发);他们都在地球赤道上空大约35700KM;四颗卫星分别位于不同的经度上:1）AOR-E(大西洋东):015.5W;对应的洋区码为:871(电话/传真)/581(电传)/1111（数据）2）AOR-W(大西洋西):054.0W;对应的洋区码为:874(电话/传真)/584(电传)/1114（数据）3）POR(太平洋):178.0E;对应的洋区码为:872(电话/传真)/582(电传)/1112（数据）4）IOR(印度洋):064.5E;对应的洋区码为:873(电话/传真)/583(电传)/1113（数据）2、TT&C:主要是用于测控卫星的状态,并把其数据传给SCC,然后SCC根据具体的情况,通过TT&C给卫星发出指令,让卫星调整到通信所需的状态.(测控、调整卫星的状态）必要时可替代SCC。卫星的种类3、按卫星的结构来划分,可分为无源卫星和有源卫星.具有一定动力推动能力的这种卫星也称为有源卫星.4，按卫星的运动轨迹来划分,可分为静止卫星，近极轨道卫星和倾斜轨道卫星.5，按卫星的运动轨迹高度与运行周期来划分,可分为低高度（5000KM以下）运动周期4小时以内。中高度（5000-2万KM以内）运动周期4-12小时内。高高度（2万KM以上）运动周期12小时以上。空间段各单元的基本作用卫星控制中心SCC•位置：–英国伦敦INMARSAT总部•作用：–监测和控制所有INMARSAT卫星的操作运行Inmarsat静止卫星的位置Inmarsat静止卫星的位置注意地理位置与赤道上空卫星的相对位置与坐标的位置。.INMARSAT地面系统组成•CES:CoastEarthStation（卫星岸站）•LES:LandEarthStation（卫星地面站）•NCS：NetworkCo-ordinatedStation（网络协调站）•NCC:NetworkControlCenter（网络控制中心）•INMARSAT地面系统由网络操作中心，卫星控制中心，卫星测控站，网络协调站和卫星地面站组成。•其中卫星测控站对卫星的姿态进行调整，测控。•网络协调站对本洋区整个网络发送公共信道信息，完成地面站间信道分配，•卫星地面站是用户通信接续处理的网关，直接与公众陆地网连接，处理移动终端用户与陆地网络的接续。地面站各单元的作用•卫星控制中心(SCC):负责监视INMARSAT卫星的运行情况。卫星控制中心(SCC)接收从卫星测控站（TT&C）发来的数据并对这些数据加以处理，通过测控站对INMARSAT卫星进行控制和管理。•卫星测控站（TT&C）：直接跟踪遥测卫星，并把测得的数据送卫星控制中心处理。测控站还接收卫星控制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。全球设有四个测控站，在必要时可以代替卫星控制中心控制卫星。•FDMA(频分多址)是采用调频的多址技术。业务信道在不同的频段分配给不同的用户。特点:设备简单不需要同步，相邻信道有互调干扰，不能充分利用卫星输出功率和频带。•TDMA(时分多址)是采用时分的多址技术。业务信道在不同的时间分配给不同的用户。特点:无互调干扰，能充分利用卫星输出功率，易实现按需分配。但技术与设备复杂，全网需要严格同步。，•CDMA(码分多址)是采用扩频的码分多址技术。所有用户在同一时间、同一频段上，根据不同的编码获得业务信道。特点：通信容量大，抗干扰能力强，抗多径衰落能力强，技术复杂，唯一采用二级调制技术。•SDMA(空分复用)是利用空间分割构成不同的信道。例如：在一颗卫星上使用多个天线，各个天线的波束射向地球表面的不同区域。地面上不同地区的地球站，它们在同一时间、即使使用相同的频率进行工作，它们之间也不会形成干扰。空分多址（SDMA）是一种信道增容的方式，可以实现频率的重复使用，充分利用频率资源。•特点:频率利用率高，通信容量大，卫星对地面通信系统的干扰小。但技术与设备复杂。•TDM：TimeDivisionMultiplex（只能传递数字信号要传递模拟信号，先进行模拟信号与数字信号转换）时（间）分多路（岸到船方向用）•TDMA:TimeDivisionMultiplexAccess时分多址接续。（船到岸方向用）TDM与TDMA的区别:TDM使用由发送者已经预设好的频宽分配的方式；而TDMA则定义多个节点争取有限频宽的方式。用一个比较粗俗的例子做比喻：假若某男有N个女朋友;该桃花运男要与这些女友进行约会。如果某男自己排好了一个约会次序表，决定好了什么时候与哪个女友约会，则这种方式可以看作是TDM；如果某男没有一个明确的约会次序表，何时与某女约会完全取决于这N个女友之间的竞争，竞争胜利者可以获得与某男约会的机会，则对于这N个女友而言，这种方式可以看作是TDMA。•FDM:频（率）分多路FDMA频分多址接续•SDM:空（间）分多路CDM:码（元）分多路五.地面站各单元的作用1、NCC网络控制中心的主要作用:与四个洋区的NCS进行信息交换,可以使网络控制中心ＮＣＣ对整个网络的通信业务进行监视,协调与控制.（ＮＣＣ位于英国伦敦）2、NCS网络协调站（每个洋区只有一个）的主要作用:协调、控制本洋区地面站和移动站之间的通信,具体有:1）连续发送公共TDM信道(TDM0/TDM1),供SES/LES/CES守听,并使SES天线能进行自动跟踪卫星;2）向SES发布业务广播通告,掌握SES的工作状态.3）对本洋区的通信信道进行管理:（1）按预分配的原则管理电传通信信道;（2）按按需分配的原则管理电话通信信道.3、CES的主要作用:提供SES间或SES与陆地用户间的一个通信转接平台;对电传信道进行分配,并与NCS保持联系.根据INMARSAT的要求,一个洋区内最多只能设置15个CES.六.MES移动站的作用与组成(一)、SES/MES的作用:为用户提供一个移动通信的操作平台,以便与其它用户进行通信联系.不同系统(A/B/M/C/F系统)的SES/MES所能提供的业务不同,组成结构不同,通信网络不同,但使用的卫星及对应的洋区码是一样的.(二)、SES-A/B/M/F的组成:通常分为两大部分,即甲板上设备(ADE)与甲板下设备(BDE).1).ADE包括:天线,双工器,低噪放大器/LNA,高功率放大器/HPA,频率产生器及变频器.主要负责的是信息的收发.2).BDE包括:主处理器即调制器,基带信号处理单元和数据处理与控制单元组成.主要负责信息的加工处理及控制信息的输入、输出.(三).MES-C移动站的组成1.MES—C的组成:通常把C站分为两个部分,即:1).DTE(数据处理设备—完成数据的加工调制及输入输出)2).DCE(电子电路设备－完成信号的收发);☆另外MES-C也可分为