第九章Inmarsat-BF系統(tǒng)及其船站

GMDSS通信設備與業(yè)務第九章Inmarsat-B/F系統(tǒng)及其船站

航海學院通信教研室

第九章

Inmarsat-B/F系統(tǒng)及其船站

一、B/F系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及信道二、系統(tǒng)接續(xù)控制三、系統(tǒng)通信接續(xù)過程四、船站組成及主要終端技術(shù)五、船舶常用的衛(wèi)星天線六、F系統(tǒng)及其應用七、海事衛(wèi)星寬帶系統(tǒng)及業(yè)務簡介八、思考題一、B/F系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及信道1B/F系統(tǒng)發(fā)展歷程Inmarsat-B系統(tǒng)1993年M系統(tǒng)1993年簡化掉電傳

Mini-M1997年點波束工作的改進M4系統(tǒng)（多媒體Mini-M系統(tǒng)）2000年多媒體Mini-M即F系統(tǒng)2002年只能進行遇險報警而不具有遇險通信能力不具有遇險通信和遇險報警的能力實現(xiàn)多媒體通信高速數(shù)據(jù)信道。只適用于陸地移動用戶和飛機用戶，只支持常規(guī)通信海用型唯一一個與四代星點波束兼容的系統(tǒng)，有遇險報警和遇險通信A系統(tǒng)的數(shù)字化2B/F系統(tǒng)的通信業(yè)務種類電話傳真數(shù)據(jù)（低速、高速）電傳LESLES國際國內(nèi)電信網(wǎng)絡F系統(tǒng)的64Kbit/s高速數(shù)據(jù)業(yè)務必備業(yè)務

僅限于B站3B/F系統(tǒng)主要特點f發(fā)-f收≠常數(shù)，減少了互調(diào)干擾LES和SES有不同的有效全向輻射功率（EIRP-EffectiveIsotropicRadiatedPower）①②④③衛(wèi)星全球波束和點波束工作收、發(fā)頻率不成對子帶信令信道控制與ISDN網(wǎng)完全兼容可直接接入ISDN網(wǎng)4信道構(gòu)成（1）五種信道TDM信道信令信道TDMA信道數(shù)據(jù)信道話音信道LES（2）信道的功能電話話音波段數(shù)據(jù)（2.4Kbit/s）傳真數(shù)據(jù)（9.6Kbit/s）高速數(shù)據(jù)（64Kbit/s)電傳信息船站響應信道分配洋區(qū)登記公共信道信道分配點波束信道洋區(qū)登記確認信道分配申請廣播呼叫申請分配信息船站申請呼叫確認

信道分配電傳信息二、系統(tǒng)接續(xù)控制

1）點波束控制（1）B船站B船站NCS在TDM幀的點波束信道上發(fā)射各點波束識別載波間隔大約8小時，用15分鐘完成63個點波束識別存儲最好點波束申請或響應時將點波束告之LES或NCS（2）F船站增強點波束選擇

基于布告板點波束地圖廣播和位置信息系統(tǒng)點波束標識載波掃描法

三代星63個點波束四代星253個點波束F船站有GPS②提供位置，根據(jù)位置和點波束圖確定點波束ID

NCS①根據(jù)位置及點波束圖，選擇點波束ID，呼叫時通過“申請”傳遞給網(wǎng)絡協(xié)調(diào)站2）功率控制（1）功率控制目的：通過SES仰角參數(shù)控制LES功率通過業(yè)務種類控制SES功率（2）控制機制：通過信號質(zhì)量控制LES和SES功率LES/SES功率=初始值+調(diào)整值取決于業(yè)務種類和衛(wèi)星取決于信號質(zhì)量LES的發(fā)射功率SES的發(fā)射功率LESSES前向功率：前向前向返向功率：返向有效利用功率、減少電波干擾②F系統(tǒng)①B系統(tǒng)設定后恒定F系統(tǒng)480ms檢測并報告LES（1）B系統(tǒng)：船→岸岸→船（2）F系統(tǒng)：方向可實現(xiàn)優(yōu)先權(quán)搶占功能船岸→←不同業(yè)務種類高于常規(guī)的話音優(yōu)先于數(shù)據(jù)同一話音業(yè)務遇險高于緊急，緊急高于安全，安全高于常規(guī)同一呼叫等級船發(fā)起高于岸發(fā)起3）優(yōu)先權(quán)控制（3）優(yōu)先權(quán)劃分方向可實現(xiàn)4個級別的優(yōu)先權(quán)搶占功能方向可實現(xiàn)4個級別的廣播通信無法實現(xiàn)點對點通信F系統(tǒng)優(yōu)先權(quán)搶占功能①移動站MES2向岸站LES2發(fā)射較高優(yōu)先等級的話音呼叫申請。②岸站LES2收到申請后，向網(wǎng)絡協(xié)調(diào)站NCS發(fā)送請求信道分配申請。③NCS收到該較高優(yōu)先等級的申請后，檢查信道，信道擁擠，隨機選擇一個正在與MES1進行常規(guī)通信的岸站LES1，向其啟發(fā)“優(yōu)先權(quán)控制”。④LES1向MES1發(fā)“信道釋放”信令，要求清除呼叫。⑤MES1向LES1響應清除呼叫后，進入“空閑”狀態(tài)，此時LES1與MES1之間的通信中斷，讓出信道。⑥LES1通知NCS呼叫清除。⑦NCS收到呼叫清除通知后，為建立新的呼叫，向LES2和MES2分配信道。⑧LES2和MES2較高優(yōu)先等級的新呼叫建立。用戶三、系統(tǒng)通信接續(xù)過程1船→岸電傳信道建立過程NCSLESSES船→岸電傳通信信道的建立①③②NCSLESSES③①②②①SES申請②LES分配信道并告之NCS③LES與SES“握手”

LES與SES識別撥叫用戶及與用戶識別用戶2船→岸電話信道建立過程NCSLESSES船→岸電傳通信信道的建立①④②NCSLESSES④①②①SES申請②LES請求分配④LES與SES“握手”船站撥叫用戶號碼③NCS分配信道③③③3.船至岸數(shù)據(jù)通信接續(xù)4.船→船通信接續(xù)四、船站組成及主要終端技術(shù)

電話電話蜂鳴器遇險報警盒信用卡電話遇險信息產(chǎn)生器圖片1------B船站外圍設備圖片2------B家族船站M4站M

站Inmarsat-B圖片3------

Mini-M移動站便攜型船載型車載型經(jīng)濟型1、船站組成框圖1、脈沖編碼調(diào)制基本原理

2語音壓縮編碼1）作用：3）抽樣周期：抽樣量化編碼模擬信號數(shù)字信號模/數(shù)變換2）過程：采樣頻率大于模擬信號最高頻率的二倍時，就能保證不失真地傳輸、處理、還原成原來的模擬信號所以脈沖編碼調(diào)制（PCM）采樣頻率一般為8000Hz。脈沖編碼調(diào)制(PCM)原理模擬信號離散時間信號量化信號數(shù)字信號抽樣量化編碼x(t)x(nT)xg(nT)x(n)tx模擬信號量化級別12345678歸一化值0.51.01.52.02.53.03.54.0Tt1離散抽樣值2.7t22.9t32.25t41.8t52.3t63.6tn量化抽樣值2.53.02.02.02.53.5量化級別564457對應碼組000001010011100101110111PCM碼組1001010110111001102、Inmarsat船站中的語音壓縮編碼1）自適應預測編碼（APC）：2）高級多帶激勵編碼（AMBE）：先對抽樣值預測，再對當前抽樣值與預測值之差編碼，同時量化電平隨模擬信號強弱變化分析語音→建立模型→獲得參數(shù)→參數(shù)量化→編碼特點：壓縮比大AdaptivePredictiveCodingAdvancedMulti-BandExcitation天線向各方向均勻輻射電磁波。天線向某一方向輻射電磁波。定向天線：全向天線（無方向性天線）：Inmarsat船站B、M、Mini-M、F

InmarsatC1.Inmarsat天線的基本類型五、船舶常用的衛(wèi)星天線C系統(tǒng)全向天線（ａ）拋物面天線（ｂ）相控陣天線B/F系統(tǒng)定向天線F系統(tǒng)移動站分類2.天線控制系統(tǒng)的作用及補償方法①作用：②方法：3.補償機理（2）水平平面（AZ軸）：（3）垂直平面（EL軸）：（1）控制平臺（X軸,Y軸）：方位角控制，由天線自動跟蹤電路控制補償天線指向誤差在建立有自由度的軸補償船舶縱、橫搖擺由陀螺儀控制平臺Y軸(±10o)X軸(±30o)船首AZ軸(00±270o)EL軸(5o±90o)仰角運動，補償位置變化控制平臺上兩個平面運動4、Az軸控制天線的自動回繞當θAZ=θh+θa時天線對準衛(wèi)星通常規(guī)定天線相對航首方向旋轉(zhuǎn)極限角度為±250o超過該范圍自動回繞360o1）幾個角度的關系衛(wèi)星方位角θAZ天線方位角θa航向角θhN正北航首方向天線方向250oθAZθhθa天線方向衛(wèi)星方向①②2）天線自動跟蹤控制（1）天線跟蹤方法A

●

B

●

C

●

D

●

E

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F●

天線角度對準衛(wèi)星接收電平用機械方法驅(qū)動天線使波束指向衛(wèi)星（系統(tǒng)包括穩(wěn)定平臺，常采用步進跟蹤控制）通過電子控制改變天線波束方向跟蹤衛(wèi)星③步進跟蹤法工作原理設：初始電平為A，天線由A→B；

B>A電平，步進方向不變→C；

C>B電平，→步進到D；

D電平<C電平，→反方向步進，最后穩(wěn)定在B、C、D三點。以接收NCSTDM信號電平最大為原則，驅(qū)動天線①機械跟蹤：②電子跟蹤：注：圖片1：機械跟蹤天線——常用拋物面天線注意：要有伺服驅(qū)動系統(tǒng)圖片2：電子跟蹤天線——常用相控陣天線注意：通過改變移相器的相移值，控制天線波束方向來跟蹤衛(wèi)星1F系統(tǒng)主要特點及分類衛(wèi)星全球波束工作和點波束工作采用“增強點波束選擇”機制；LES和MES有不同的EIRP采用“根據(jù)信號質(zhì)量控制發(fā)射功率”的先進方式；通信接口豐富且符合國際規(guī)范；通信網(wǎng)互連互通可直接接入PSTN、ISDN網(wǎng)與國際互連網(wǎng)/局域網(wǎng)連通；滿足IMOGMDSS新要求可實現(xiàn)NCS、LES、MES之間分層優(yōu)先級呼叫；MES具有定位系統(tǒng)。

1）主要特點

六、F系統(tǒng)及其應用①②③④⑤⑥分類衛(wèi)星覆蓋GMDSS要求備注F77全球波束、點波束滿足IMOResolutionA.888(21)

語音優(yōu)先F55全球波束低質(zhì)話音、點波束數(shù)據(jù)/傳真不滿足GMDSS要求（不能進行遇險報警及遇險通信）F33同上同上不具有G4傳真2）F系統(tǒng)船站分類及其區(qū)別2F系統(tǒng)提供的業(yè)務

1）通信業(yè)務種類

電話傳真數(shù)據(jù)低質(zhì)量電話（4.8kbps）高質(zhì)量電話（64kbps）G3傳真機（9.6kbps或14.4kbps）G4傳真機（64kbps）ISDN業(yè)務（64kbps）MPDS

業(yè)務（最高64kbps，一般是20kbps）2）ISDN和MPDS（1）綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)能夠提供端到端的數(shù)字連接，支持電話、傳真、圖文及數(shù)據(jù)等多種電信業(yè)務的通信網(wǎng)。InmISDN業(yè)務只支持的業(yè)務ISDNIntegratedServiceDigitalNetwork①基本功能②基于Inmarsat的ISDN即2B+D標準化通道組合，每個數(shù)據(jù)信道B64Kbps，信令信道D16Kbps先物理連接，再傳送數(shù)據(jù)基本速率電路交換在電話通信中，由于講話雙方總是一個在說，一個在聽，因此電路空閑時間占大約50%。電路交換缺點：2）ISDN和MPDS①（2）移動包交換MPDSMobilePackageDataService基本功能數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分包11010011101?

???????00101001110報文發(fā)送端首部分包數(shù)據(jù)首部分包首部數(shù)據(jù)發(fā)送發(fā)送發(fā)送在前發(fā)送接收端數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)首部11010011101?

???????00101001110數(shù)據(jù)分組分組從A傳送到B的過程②基本功能各組自行選擇線路傳送網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡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業(yè)務比較MPDS信道地面站用戶1MPDSSES1InternetSESNLANISPWEB-siteSES2適用于大數(shù)據(jù)量傳輸如，圖片、音像文件、電視會議等特點：特點：適用于小數(shù)據(jù)量傳輸如，網(wǎng)絡瀏覽、航海信息獲取 和更新等ISDN業(yè)務MPDS業(yè)務專用信道信道共享信道帶寬固定（64kbps）

傳輸速率有保障信道帶寬與某時刻用戶數(shù)量有關用戶多時傳輸速率下降按時間計費按信息流量計費用戶ISDNSESISDN信道地面站3F船站外設及其連接路由器G3RJ-11RJ-4564Kbit/s3.1KHz音頻G44船舶局域網(wǎng)與公司局域網(wǎng)的連接LAN適配器陸地用戶LESISDN網(wǎng)路由器船舶局域網(wǎng)Inm衛(wèi)星網(wǎng)陸地電信網(wǎng)F77路由器移動用戶船舶局域網(wǎng)RJ-455F77的應用電話（或傳真）常規(guī)通信；遇險通信；圖文傳輸；瀏覽互聯(lián)網(wǎng)，獲取各類網(wǎng)上信息（如，氣象信息、電子海圖、港口和備品供應信息等；電子郵件傳遞；機艙、航行設備的遠程監(jiān)測；遠程醫(yī)療（遠程教育、培訓；網(wǎng)上銀行、網(wǎng)上采購。①②③④⑤⑥⑦⑧6Inmarsat-B/F業(yè)務撥號方式1）電話／傳真通信：船至岸00+電話國家碼＋地區(qū)碼＋用戶電話/傳真號碼＋＃船至船00+電話洋區(qū)碼＋船站電話/傳真號碼＋＃2）電傳（B站）：船至岸00+電傳國家碼＋用戶電傳碼＋結(jié)束符“+”船至船00+電傳洋區(qū)碼＋船站電傳號碼＋結(jié)束符“+”

北京岸站91年正式運轉(zhuǎn)，由“北京船舶通信導航公司”運營和管理；目前已開通Inmarsat-B、C/Mini-C、M、Mini-M、M4、F系統(tǒng)業(yè)務。北京地面站接入代碼7北京地面站及其Inmarsat系統(tǒng)業(yè)務簡介（1）（2）（3）中國Inmarsat

岸站接入碼C系統(tǒng)通過法國岸站（121/021）接續(xù)，實現(xiàn)點對點通信；北京地面站法國★★★北京虛擬站北京虛擬站北京地面站虛擬站七、海事衛(wèi)星寬帶系統(tǒng)及業(yè)務簡介1簡介：依托Inmarsat四代星的通信系統(tǒng)。2005年3月Inmarsat發(fā)射第一顆衛(wèi)星，2009年2月25日全面運營。共三個洋區(qū)。BGAN衛(wèi)星覆蓋圖2海事衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖SAS網(wǎng)絡連接點Inmarsat總部SCCNOCBSSI-4衛(wèi)星SBBGANFBIP網(wǎng)共享/專用信道陸地公網(wǎng)傳統(tǒng)的電路交換GSM網(wǎng)SatelliteControlCentre

NetworkOperationCenterBusinessSupportSystems，支持系統(tǒng)：用戶管理、呼叫記錄的發(fā)布和業(yè)務賬單。SatelliteAccessStations，寬帶業(yè)務衛(wèi)星接續(xù)站，承擔各種網(wǎng)絡的接入。荷蘭的Burum意大利的Fucino3海事衛(wèi)星寬帶業(yè)務類型