船载动中通卫星天线系统的应用.doc

图1 船载动中通卫星天线通信拓扑结构图MA GuoXia1, TAN ZhiLiang2( 1.Guangzhou Marine Engineering Corporation, Guangzhou 510250; 2.Guangzhou Shipyard International Company Limited, Guangzhou 510382 )Abstract: This paper introduces the application of ship-borne satellite communication in real ships and offerreference for ship designers.Key words: Ship-borne satellite communication; Satellite communication;Brief introduction1 概述随着1972年卫星通信业务在我国首次应用并迅速 发展，已经发展为我国当代远距离通信的支柱，卫星 通信作为地面传输网络的补充，极大的增强了通信的 应用范围。船载动中通卫星天线通信系统是基于卫星 通信技术设计和建设，即能实现语音、视频会议、 会议电话、图像传输、Internet等功能，它具有天线终 端安装方便、网络组网灵活，也具有距离远、覆盖范 围广、信道容量大、通信质量稳定等特点；特别为巡 逻、执法、水上搜救突发性事件的处置指挥平台，提 高海上工作效率，保障海上安全作业，对安全保卫等 重大应急事件能提供可靠通信业务保障。笔者结合在某50米巡逻船上使用的船载动中通卫 星天线系统，该卫星天线系统具有指挥协调、能有效 地保障船舶在海上的通信能力、提供船舶在海上管理 水平、特别在紧急通信情况下发挥了极其重要的作 用，现对船载动中通卫星天线通信系统进行简介。2.1 卫星通信线路特点从船载动中通卫星天线通信拓扑图看，卫星通信是由二条传输方向相反的单向信道构成的双工通信线路组成，卫星通信作为空中的一个大中继站，用来接收系统中所有地面站发来的信号再传给地面站。卫星通信线路包括无线电波到基带信号在内的整条线路，即由发送端地面站(调度指挥中心卫星地面站)、上行线路(从调度指挥中心卫星天线地面站到卫星)、卫星转发器、下行线路(从卫星到调度指挥中心卫星地面站)和接收端地面站(船载动中通卫星天线)所组成的整个线路。2 船载动中通卫星通信拓扑结构图与传统的卫星通信网络相比较，船载动中通卫星 天线系统拓扑结构由几部分构成：卫星地面站、船载 动中通卫星天线、卫星通信系统、调度指挥中心的通 信专线或调度指挥中心远端卫星接收站等(图1所示)。卫星天线与通信卫星进行通信、卫星通信与卫星地面站进行通信、卫星地面站与调度指挥中心专线或通过与调度指挥中心远端卫星站进行通信，从而实现船舶与调度指挥中心的信息网络互联，完成了船舶信息的全球程、全网的船舶安全监视与遇险可视化功能。作者简介：马国霞(1980-)，女，助理工程师，从事船舶设计工作；图2 船载动中通卫星通信系统点对点示意图通信网络拓扑结构和相应的空间载波配置，组成星状网、网状网等多种网络结构。以某50米巡逻船为例， 根据该巡逻船只需与调度指挥中心站间进行通信，即 实时召开视频会议、传真等特点需求，因此，只需建 设1套船载动中通卫星通信站与调度指挥中心站系统配 套，即可实现船载动中通卫星通信站与调度指挥中心 站进行点对点通信，系统示意 如图2所示。通信协议等。11）保密通信要求：保密接口、网络密钥管理、抗干扰通信等要求。12）天线口径、发射功率要求：天线口径和发射功率由于受限制，建站前需得到主管部门同意。13）电磁兼容量性要求。14）总经费的投资：包括转发器租金和维护费用等。确定上述要求后，然后对船载动中通卫星天线系统进行全面设计，主要从以下几个方面：1）确定关键技术指标；包含网络的响应时间或信道误比特率要求、以及系统可用度等。2）确定业务量模型；包含各种业务忙时呼叫持续时间、平均呼叫次数、速率等。3）确定工作频段：Ku频段或C频段。4）确定网络拓扑结构形式：网状或星形或混合结构。5）确定网内采用的通信协议、用户设备到卫星通信协议接口。6）确定组网形式：采用专用网或共用网(共用网投3 船载动中通卫星通信系统设计与建设资少)。图3 船载动中通卫星天线示意图4.1 甲板上的设备(室外设备)船载动中通卫星天线(室外天线)与调度指挥中心站4.5 m口径天线系统配套使用，即能实现上、下行传输 速率不低于2 Mbps卫星链路，能满足中国沿海通信带 宽国内较小尺寸船载动中通卫星天线(总高1147 mm， 总重量87 kg)，属于较合理的卫星通信链路配置。船载动中通卫星天线系统是实现船岸较重要的组 件，需保证卫星链路稳定可靠、有效跟踪卫星信号方 面需考虑船舶在海域复杂航行过程中的运动特点。比 如：船舶的俯仰、横滚及颠簸起伏等情况，保持与通 信卫星的稳定通信。因此，船载动中通卫星天线的选 择，首先要考虑在复杂的海域环境下能否保持天线的 自动跟踪，保证卫星通信链路的畅通，其次是它的信 道容量也就是卫星链路的带宽，然后再考虑安装、操 作、维护保养情况。舶离靠码头时的辅观察、通过摄像头可以对船舶进行监视和硬盘录像，当海上监视系统与船载动中通卫星天线控制柜视频通信线连接，利用卫星IP通信链路通过该系统与调度指挥中心站高清晰大屏幕电视，随时可以监视船上及附近海域一些现场情况。4.2.2 视频会议系统视频监控系统作为水上监控系统的一部分，将船上实时图像、数据、通过宽带卫星传到调度指挥中心去，该船在会议室设有1台高清液晶60寸电视、2部电话、2个电话接口、1台摄像机、2个网络接口，1只功放音响、若干只喇叭、10个会议麦克风、1个无线麦克风，该系统与调度指挥中心站设备配套起来，通过卫星IP链路，即能实现船上与调度指挥中心召开视频会议；船上设的2部电话即可实现船上与调度指挥中心双向话音通话；船上局域网与调度指挥中心互联局域网即可实现船上INTERNET收发邮件以及资料查找。4.2.2.1 会议终端设备为解决E1、IP卫星等多种传输网络中的数据、视频等多种问题，该船选用的视频会议终端FT1000(图4所示)。该会议终端提供丰富的功能模块选配，兼容H.320&H.323协议，支持广泛的网络协议，有双路动态视频一路高清图像传送功能，是一款高性能、高清晰的会议终端，利用IP卫星通信链路即能实现视频会4.2 甲板下设备(室内设备)为了确保整个卫星网络传输系统的安全保密性， 通常在选配复用解复用器与卫星调制器设备时增加保 密装置、保密干线接口，保密支线接口，选配设备应 能升级、稳定、扩充方便、互联网协议(IP)终端；若在 满足低成本终端的需求，可配合L波段接口至低噪声变 频器和上变频模块，是L波段卫星通信的理想选择。船议、远程卫星图像传输系统、使其成为应急调度指挥监控系统的首选设备。图10 安装在舱室内部的家具图13 将FORAN模型转为CAD格式在 FPIPE窗口中还能选择结构舾装模式进行建模。这种方法的优点是所建好的模型能自动计算重量和重 心的位置。4 出图FORAN的出图是与thinkdesign工具结合在一起 的，能达到出图简单，操作方便，且能读出零件清单 和列出详细信息。因为该软件能将设备和模型进行剖 切并转为CAD格式，更改方便，因此能快捷地应用在 实船中。5 应用情况