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海事卫星通信系统及其在非军事行动中的应用一卫星通信的基本概念二海事卫星系统发展历史与现状三海事卫星系统的组成与特点四海事卫星业务及功能五海事卫星应用一、卫星通信的基本概念什么叫卫星通信什么叫静止轨道卫星和静止卫星通信系统卫星覆盖区实现全球通信的条件衡量卫星通信系统性能的主要技术指标卫星通信的特点•卫星通信——利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号,在两个或多个地球站之间进行的通信。卫星通信原理卫星什么叫静止轨道卫星？•1、卫星的种类•2、什么叫静止卫星？卫星的种类•按卫星的轨道划分•1）按卫星轨道的形状划分•圆形轨道卫星•椭圆形轨道卫星2）按卫星距地球表面的高度划分低轨：H5,000Km;T4h中轨：5,000KmH20,000Km;4hT12h高轨：H20,000Km;T12h注：H：表示卫星高度，T：旋转一圈所需时间卫星的种类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;其他,倾斜轨道卫星注：θ表示轨道倾角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0θ90°倾斜轨道θ=0赤道轨道θ=90°极轨道卫星的种类——2续•按卫星的轨道划分（续）–按相对于地面观察点的位置划分•运动轨道卫星•地球同步轨道卫星（静止轨道卫星）•太阳同步轨道卫星什么叫静止卫星？静止轨道卫星——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。距地面35,786公里（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）轨道为圆形轨道卫星轨道面与地球赤道面的夹角为0°（卫星在地球赤道上空围绕地球旋转的方向和地球自转的方向相同）条件卫星覆盖区一、定义卫星与地球表面可以直视的区域二、静止卫星覆盖区覆盖面积超过地球表面总面积的43%，超过三分之一。BAB间弧长：18100KM35786KM地球静止卫星A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P3P2P1一卫星通信的基本概念二海事卫星系统发展历史与现状三海事卫星系统的组成与特点四海事卫星业务及应用五海事卫星应用二、海事卫星系统发展历史与现状2.1Inmarsat海事卫星通信系统1979年在原美国MARISAT系统和欧洲MARECS卫星系统的基础上成立了INMARSAT，即国际海事卫星组织。1982年开始运营卫星移动业务1984年改名为国际移动卫星组织，但英文缩写不变。2.1Inmarsat海事卫星通信系统发展Inmarsat迄今已经发展到第四代：第一代：主要通过租用卫星实现，包括美国通信卫星公司的3颗卫星上的部分转发器、欧空局的2颗卫星及国际卫星组织卫星上的海事转发器，1982年启用。第二代：1990年投入使用，具有独立的空间段卫星资源，共4颗卫星，采用全球波束覆盖，其容量是第一代的2.5倍。第三代：1996年投入使用，共有5颗卫星，是第二代容量的8倍。每颗卫星在全球波束的基础上增加了5个L频段的宽点波束二、海事卫星系统发展历史与现状波束模式全球覆盖模式: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（第三代）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。Inmarsat迄今已经发展到第四代：第四代共3颗星，首颗星2008年发射。相对于第三代：通信容量提高了16倍，卫星的EIRP值高达67dBW（点波束），功率提高了60倍，频谱利用率提高了12倍。二、海事卫星系统发展历史与现状2.1Inmarsat海事卫星通信系统发展卫星的突出特点是星上有一个20m口径的相控阵多波束的可展开天线，有一个全球波束、19个宽点波束、228个窄点波束。二、海事卫星系统发展历史与现状窄点波束：用于语音和IP数据业务，实现新的宽带业务，支持手持终端和符合BGAN规范的宽带业务。每个窄点波束一般含有6~8个信道，最多25个信道，每个信道带宽200kHz，每颗卫星信道总数为630个。二、海事卫星系统发展历史与现状信道可以实现在不同窄点波束下的动态分配，支持492kbps宽带传输。全球波束：用于信令和一般数据传输，广播初始系统信息。宽点波束：支持以前的业务，用于终端注册、短信息业务等。二、海事卫星系统发展历史与现状2.1Inmarsat海事卫星通信系统发展系统功能特点：增加了数据分组交换技术支持3G标准的语音、视频、和视频传输等功能，支持电路语音、ISDN（64kbps数据和3.1kHz语音）、标准IP业务（492kbps）、流媒体IP业务（最高384kbps以上），支持双向电话、传真、短信、语音信箱连接互联网、专用网和视频传输。二、海事卫星系统发展历史与现状2.1Inmarsat海事卫星通信系统发展系统宽带业务：海上宽带业务FB（FleetBroadBand）终端陆上宽带业务BGAN（BroadBandGlobalAreaNetwork）终端航空宽带业务SB（SwiftBroadBand）终端终端FB500较F77带宽速率提高575%，且更小巧。二、海事卫星系统发展历史与现状2.1Inmarsat海事卫星通信系统发展卫星系列卫星数量覆盖特点EIRP/dBW信道容量语音容量ISDN容量—241个全球波束394.5MHz-7.3MHz4条250无—34+11个全球波束19个宽波束（每颗5个）490.9MHz-2.2MHz46条1000200—431个全球波束19个宽波束228个窄点波束67（14kW)200kHz630条1800022502.2Inmarsat海事卫星业务发展1982年开始提供全球通信业务，最初主要提供A标准系统，支持模拟话音、传真、电传和数据业务；1991年推出数字化系统——C标准系统，主要提供电传、低速数据和增强性群呼（EGC）等业务。二、海事卫星系统发展历史与现状2.2Inmarsat海事卫星业务发展1993年推出全数字化通信系统——B/M系统，B提供的业务与A相同。M系统主要是填补标准A（或B）和标准C之间的空隙，使用小型天线提供低速话音、数据及传真等业务。为充分利用Inmarsat-3卫星的点波束能力，发展了新一代的Mini-M系统，其功能和业务种类与标准的M系统一样，但由于点波束技术，地面终端的功率和体积更小，设备价格和通信费用更低。二、海事卫星系统发展历史与现状2.2Inmarsat海事卫星业务发展在Mini-M系统后，又推出了移动卫星多媒体产品InmarsatM4、InmarsatFleet。。InmarsatFleet在兼容B系统的基础上，支持移动报交换业务（MPDS），可提供网络浏览、交互式Email、文件传输、局域网访问、视频会议和视频数据流等业务，其终端天线口径小、设备轻、资费低廉。终端产品有F77、F55、F33，适用于船舶和陆地通信。二、海事卫星系统发展历史与现状2.2Inmarsat海事卫星业务发展InmarsatM4是在Mini-M基础上增加了多媒体业务功能，可以提供64kbps的基于ISDN的高速业务。Inmarsat-4基础上推出了全球宽带系统——BGAN（BroadbandGlobalAreaNetwork）。BGAN的目的是形成移动通信（3G）IMT-2000的卫星部分。不仅支持宽带业务，还支持第三代卫星上的全部数字业务和区域性中等带宽的RBGAN（区域性全球宽带），可以提供最高速率492kbps的Internet业务、视频、传真、电话和LAN接入。二、海事卫星系统发展历史与现状BGAN特点语音和宽带数据服务可同时进行，即在数据传输的同时，通过蓝牙手持机或标准的桌面电话机打电话；网络接入速度达到492kbps，支持有效速率256kbps的流媒体IP服务和速度达64kbps的ISDN服务；支持多用户，实现即时宽带局域网(LAN)；支持电路交换和经由USB、两个以太网端口、蓝牙、两个ISDN端口和无线局域网(WLAN)接口的IP分组数据；2.3第五代海事卫星发展第五代将继承和延续原系统全球覆盖、高质量、高稳定性的特点，以全新的移动卫星通信技术满足高带宽、大容量的需求。利用极高频的Ka频段（20/30GHz），系统容量将达到四代星的20倍。每颗星将支持89个固定点波束和若干个“移动”点波束，在全球范围内提供灵活可变的通信能力，可用带宽可达到350MHz。移动型终端尺寸仅为20-60cm，提供高达50MB/s的移动宽带服务，保障应急动态图像实时传输、大数据量传输和应急特殊功能传输需求。一卫星通信的基本概念二海事卫星系统发展历史与现状三海事卫星系统的组成与特点四海事卫星业务及应用五海事卫星应用三、INMARSAT系统组成空间段——海事卫星地面段——卫星通信地面网络，含网络协调站NCS（NetworkCoordinationstation）地面站LES（LandEarthStation）、用户段——卫星移动通信终端MES（MobileEarthStation）控制段——卫星测控管理系统（TT&C）InmarsatSatelliteMARITIMELANDAERONCSTT&CRESCUECOORDINATIONCENTREOCCSCCInmarsatNOCLESNational&InternationalTelecomNetworkvoicefaxdatatelex三、InmarsatSystem组成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。•POR•IOR•AOR-E•AOR-WInmarsat卫星覆盖图（3代星）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INMARSAT空间段卫星的轨道示意图INMARSAT卫星的洋区编码洋区AOR-EAOR-WPORIOR电传编码581584582583电话（传真）编码871874872873INMARSAT系统组成——地面段网络操作中心(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间通过信息交换，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——地面段卫星操作中心（SOC)卫星控制中心设在伦敦INMARSAT总部，负责监视INMARSAT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，经数据处理，并通过测控站对INMARSAT卫星进行控制和管理。INMARSAT系统组成——地面段测控站（TT&C)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。测控站在必要时可以替代卫星操作中心控制卫星，起到备份的作用。INMARSAT系统组成——地面段网络协调站(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。INMARSAT系统组成——地面段地面站（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