1第五代海事卫星通信系统技术架构
INMARSAT第五代海事卫星通信系统采用Ka频段，为全球范围内的海事、陆地和航空用户提供超高速移动宽带通信服务，系统由四部分组成：空间段、关口站、卫星终端和地面接续站。
1.1空间段
按照设计规划，第五代海事卫星空间段包括3颗主用静止轨道卫星及1颗备用卫星，主用卫星分别是印度洋卫星，太平洋卫星和大西洋卫星，目前印度洋卫星已于2013年12月8日成功入轨，大西洋卫星已于2015年2月1日成功发射，太平洋卫星原计划2015年4月或5月发射，目前因故推迟，择机发射。第四颗备用星将于2016年第二季制造完成并交付，2016年底投入运行。GlobalXpress卫星采用采用波音公司成熟的702HP卫星平台，将在地球同步轨道运行，可实现对全球南、北纬78°以内区域的全面覆盖。该卫星采用全球转发器技术，高性能弯管设计，包括前向和反向转发器，通过转发器将业务落地到SAS站，由其分发业务。每颗卫星设计有89个KA转发器，额定功率15KW，其中72个为激活的信道，累计带宽5GHz。每颗星下设计有6个可移动的高容量波束（HCO），这一灵活设计使得GlobalXpress可以满足长期热点和突发事件的需求。GlobalXpress卫星的设计依照VSAT模式，上行和下行在同一波束内，可以将高容量波束（HCO）设置为关口站波束服务其他HCO波束，交叉链接容许高容量波束（HCO）到关口站（SAS）的通信。在实际使用中，全球波束下用户终端可达上行带宽29.5-30.0GHz，下行带宽19.7-20.2GHz；在大容量波束下用户终端可达上行带宽29.0-29.5GHz，下行带宽19-19.7GHz。
1.2关口站
关口站是卫星和陆地侧网络通信的关键节点，负责处理用户终端的业务申请交换和分配用户资源容量，为用户提供电路交换和分组交换业务。目前第五代海事卫星全球共设立主备兼顾的6个地面站关口站，分别部署在欧洲、美洲和亚洲。每颗主用卫星对应的洋区下设有主备两个关口站。其中位于希腊的Nemea关口站和意大利的Fucino关口站将承担印度洋卫星的业务，位于美国的LinoLakes和加拿大的Win-nipeg将负责大西洋卫星的业务接续，位于新西兰的War-kworth和Auckland负责太平洋卫星的业务。这六个关口站由3个分别部署在纽约、悉尼和阿姆斯特丹的网络协调中心（MMP）接入海事卫星全球网络。全球MMP之间采用专线互联呈环状网络，且各MMP分别与所在区域关口站之间采用专线互联。Ka频段卫星通信链路面临着非常严重的雨衰问题，GlobalXpress作为Ka频段的卫星通信业务，即使采用了先进的调制编码技术，随着雨水密度的增加，数据下载速率将会显著下降。GlobalXpress选择在每个洋区下距离数百英里的两个地方建立地面关口站，使得主备关口站物理分离，遇到极端天气影响或故障时刻自动切换，最大限度地消除了地面关口站业务中断的可能性。
1.3地面接续站
地面接续站（POP）是海事卫星网络在全球的延伸。IN-MARSAT的商用合作伙伴可以建设自己的POP站，通过专线将POP站与INMARSAT全球网络各大洲的汇接中心（MMP）连接，进而接入各个地面关口站。同时在另一个方向，地面接续站与所在国家的电信运行商互联网连接，提供本地的便捷网络接入，另外，还能通过专线接入相关企业内网，提供更好的链路质量。一个第五代海事卫星GX系统的地面接续站包括强制路由子系统、数据通信子系统和业务应用子系统等，其功能如下：强制路由子系统：通过卫星关口站内部的位置服务器、强制路由模块与北京陆地接续系统之间建立的通用路由封装隧道，实现强制路由转发，实现海事卫星业务与我国陆地公共数据网络的有效接续。数据通信子系统：实现国际移动卫星组织规定的认证功能，包括五代星终端到北京陆地接续系统的注册、资源分配、数据通信建立等。业务应用子系统：主要为用户提供VOIP、预付费节点、视频会议、FTP、传真、邮件等业务应用。运行支撑系统（OSS）：包括网元管理模块、专业网管模块、信息汇聚模块、运维支持模块和运维分析模块，以满足对五代星北京陆地接续站网元设备的运行维护管理。业务支撑系统（BSS）并实现相应的功能，包括客户关系子系统、账务处理子系统、业务管理子系统、网上营业厅自助服务子系统、统计分析子系统及其综合结算子系统等。
1.4卫星终端
INMARSAT五代星系统采用了频道更宽的Ka波段，卫星终端更小、更先进、更标准化，天线口径可小至20cm，从而大大减小终端设备的体积和重量，而且终端的数据传输速率大幅提高。海用终端分为60厘米口径和1米口径固定通信平台，在恶劣天气下，可以实现与海上宽带FBB互为备份。航空终端需在通用飞机机身安装天线，口径约50厘米，商务机机尾安装天线约30厘米。陆用终端口径从60厘米米至2.4米天线不等。INMARSAT五代星系统支持的终端接入带宽与移动通信电信运营商正在建设的4G网络相当，可满足用户对宽带视频等多媒体应用的需求，如视频监控、视频会议等，为行业用户卫星通信的应用广度及深度拓展提供更大的空间。INMARSAT五代星系统主要实现标准IP业务以及基于IP的流媒体业务等。支持的应用主要有：电话、传真、短信、语音邮箱、连接互联网的数据传输、连接专用网的数据传输和视频传输等。下行传输速率最高可达50Mbps，上行传输速率最高可达5Mbps。
2第五代海事卫星通信系统性能研究
2.1五代星系统与四代星系统互为补充
随着3G移动通信技术的不断完善以及4G移动通信技术的飞速发展，Inmarsat卫星通信系统作为陆地网络通信技术的延伸和补充，需要与陆地网络保持一致，以满足国内外以及各行业对视频业务的需求。INMARSAT从四代星系统发展到五代星系统，属于移动卫星通信领域的重大技术革新。INMARSAT四代星系统支持的带宽与目前传统电信运营商的3G网络带宽处于同一水平，满足行业用户对话音及数据传输的基本需求。INMAR-SAT五代星系统支持的带宽将与电信运营商正在建设的4G网络带宽相当，一方面可以应对海上突发事件，为遇险船舶提供实时、有效、高质量的视频图像，保证海上航行安全以及搜救工作的顺利进行提供更完善的通信保障；另一方面，还可以满足由多媒体应用引发的大量视频业务的需求，完全支持行业用户的视频监控、视频会议等应用，为行业用户卫星通信的应用广度及深度拓展更大的空间。由于INMARSAT四代星系统基于L波段，通信质量不受恶劣气候的影响，因此基于Ka波段的INMARSAT五代星系统业务，在受到雨雪天气影响的情况下，业务将切换至四代星系统承载，待五代星系统信号恢复后，业务将自动再切换至五代星系统承载。负责进行业务切换的设备是网络切换控制器（NetworkSer-viceDevice，NSD）。就像3G和4G移动通信业务互为补充一样，未来INMAR-SAT五代星系统业务也将与INMARSAT四代星系统业务并网运营10年以上的时间，两代卫星系统各自的明确定位及相互补充，将给行业用户带来更多的业务选择。
2.2五代星系统与VSAT系统性能比较
VSAT通信业务是指利用卫星转发器，通过VSAT通信系统中心站的管理和控制，在国内实现VSAT中心站与终端用户之间以及VSAT终端用户之间的语音、数据、视频图像等传送业务，属于按照增值电信业务管理的第二类基础电信业务。我国VSAT卫星通信技术起步于上世纪80年代末，至今已有二十多年。随着电信市场向民营企业逐步放开，目前国内VSAT市场用户以行业用户为主，主要分布的行业包括教育、金融、能源、交通、电信、新闻媒体、水利气象、地质物探、军队公安及大型企业。VSAT卫星通信系统较Inmarsat三代星和四代星系统相比主要具有高带宽的优势，在国内作为国家有线通信网的备用和补充，常被应用于海上或者偏远山区、林区等陆地通信不畅的地区。但由于其点波束的覆盖有限，在通信过程中经常出现盲区。特别是在交通行业，在应对我国深远海应急通信保障中凸显能力不足，已不能完全适应和满足行业发展的需求。
3结语
GX业务在覆盖范围、带宽水平及吞吐能力等方面的优势特点，对产业上游的地面网络系统及终端设备厂家提出了更高的要求，国内相关企业在配合GX业务推广的同时，可从中借鉴先进的技术产品开发经验，提高自身的研发水平；产业下游的行业用户在得到GX业务更佳服务体验的同时，将提升本行业卫星通信技术应用及信息化建设的水平。海事沟通艺术论文卫星通信技术的逐代演进，船岸通信技术网络化、船岸通信方式与陆地网络一体化成为必然趋势。
作者：陈锐 邵珍珍 陈侃 柳晓月 李振 单位：中国交通通信信息中心
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