海上移动通信技术及应用探析

当前，我国海洋捕鱼的渔船成千上万条，由于船上通信落后，通信设备主要靠短波，虽然有些船上带有GPS，但还频频出事，经常出现一些国际海事纠纷。而国际上渔船装有船载卫星通信VSAT系统即卫星通信船载“动中通”已成为现代通信的一种手段。

1.海上“动中通”卫星通信的构成：

1）海上“动中通”卫星通信天线：该天线不是陆上普通的“动中通”卫星通信天线，而是根据海上复杂的浪涛环境下轮船不稳定的行驶中带有特殊技术要求的“动中通”卫星通信天线。目前，世界上船载VSAT地球站的卫星天线大多用的是美国的KVH、SEA TEL、韩国的KMS、INTELLIAN等公司生产的船载卫星天线。其带有伺服电机、3D电子陀螺仪、GPS、数字罗盘、倾角罗盘、自动跟踪装置单元（ATDU）等的稳定式“动中通”卫星通信天线系统。海上“动中通”卫星通信天线的尺寸：Ku频段为0.6m、0.8m、1.2m等；C频段为1.5m、1.8m、2.4m等。由于海上“动中通”卫星通信天线其收、发信增益相对同类型天线而言稍低一点，选择天线和卫星链路计算中一定要考虑到该因素。由于大风的影响和海上腐蚀性较强，在天线外面必须加天线罩，如图2-74所示。由于船在海上行驶天气变化莫测，Ku频段的卫星通信受天气影响太大，特别是下雨、下雪等恶劣天气，严重时会造成通信中断。建议根据船体的大小可采用1.5m、1.8m、2.4m直径的C频段海上“动中通”卫星通信天线，如图2-75所示SEA TEL 9707D 2.4m C频段船载卫星天线。其系统的余量可考虑为3～4dB。由于海上“动中通”卫星通信天线较小，其性能难以做好，故必须进行入网测试，卫星公司认可方能使用。

图2-74 船载卫星天线结构

图2-75 SEA TEL 9707D 2.4m C频段船载卫星天线

2）LNB：用来作海上“动中通”卫星通信的低噪声接收机，应根据VSAT系统来选择是否带锁相（PLL）的，内参考或外参考的LNB。

3）BUC：因为海上“动中通”卫星通信天线不可能很大，作为变频和带末级功放的BUC来说，首先要考虑到卫星公司认可下的功率足够大，由于海上“动中通”卫星通信的结构紧凑，不太可能运用1+1倒换系统，所以要求其性能稳定的故障率非常低的SSPA的BUC。

4）MODEM：由于海上“动中通”卫星通信对其MODEM的要求较高，应选择具有快捕能力的、带TPC/IP加速的、QOS的、性能稳定的VSAT系统的MODEM。

5）陆上固定卫星地球站必需配置与海上“动中通”卫星通信相应的设备，以便构成卫星通信链路。

2.船载KVH-V7 mini-VSAT远端站系统

随着船载卫星天线技术的发展，近年来，在欧美一些国家将船载VSAT系统作为现代通信的主要工具，并构建了覆盖欧美大陆VSAT系统。美国的船载KVH-V7 mini-VSAT远端站系统使用的是Ku频段。天线直径为66.5cm，发信增益37dBi，收信增益35.6dBi；BUC用的是4W，上行速率为512Kbit/s，下行速率为2Mbit/s。在VSAT-MODEM的数据接口上还接了无线路由器。提供业务为传真、模拟电话、VoIP电话、以太网等，这些业务基本满足了船载通信和对外信息及时了解的需求，图2-76为KVH-V7 mini VSAT系统。

3.因船载站传输特性而变的IDIRECT-VSAT系统

我们知道卫星通信是由POR、IOR、AOR的卫星覆盖全球（除南北极部分地区外）通信的。船载卫星通信实际分成近海通信和远洋通信，特别是跨洋通信，完全有可能从卫星通信的一个区域转到另一个区域，这就存在更换通信卫星和波束的问题。IDIRECT-VSAT系统因船载站特性加入了自动波束（网络）切换、小站“漫游”功能。自动波束（网络）切换（ABS-Automatic Beam Switching），iDirect VSAT远端站可以根据小站地理位置、卫星波束可用来自动切换波束（网络）。也可以通过远端控制口手工操作进行。一个“漫游”小站可以根据从NMS下载的波束（网络）图来选择最佳的网络。在切换过程中，远端小站可以自动或手工重新配置参数，修改天线指向寻星，对准新的卫星。在传统的TDMA中，一个远端站往往只属于某一个网络。而在iDirect系统中，iDirect的远端站不只局限于一个网络，用户配置的远端站可以在全球不同的网络间“漫游”。远端站的通信不再受限于地理区域的限制。一个小站具体要加入哪个网络由小站来决定。当要转向一个新的网络时，小站天线要重新寻星、接收新的下行载频。通过手动方式或自动方式选择网络（波束）。当小站位于一个波束（网络）覆盖下，站的工作模式与普通移动小站一样。当船只从一个区域移动至另一个区域时，iDi-rect小站根据从天线读取的新地理位置，选择一个性能最好的波束（网络），并进行切换。从而解决了VSAT跨远端站跨洋通信更换通信卫星和波束的问题，图2-77为IDIRECT-VSAT的越区情况图。

图 2-76(www.xing528.com)

a）KVH-V7 mini-VSAT远端站系统结构图 b）KVH-V7 mini vsat远端站装在船上

c）KVH-V7利用mini-VSAT远端站上互联网

图2-77 IDIRECT-VSAT船载站从一个区域移动至另一区域时的情况

4.我国船载卫星通信的未来

时下海上应急通信和海上移动通信对各大通信运营商来说是一个盲区，但又充满着技术挑战和无限商机。特别3G移动通信不久，各大通信运营商使尽各种招数来拓展用户领域和队伍。那么，海上应急通信和海上移动通信有哪些服务呢？

1）政府/企业：GPS定位服务、电话通信服务、短消息广播服务、强切广播呼叫服务、IPTV业务和远程教育、海事行政执法、应急救援等。

2）个人：GPS定位服务、电话通信服务、短消息呼叫服务、即时通信服务、公共信息服务、应急救援等。

3）中国移动通信各大运营商—通过海上应急通信和海上移动通信服务推广船上固定电话、船上上网、船上数据传输、利用卫星通信为中继基站异地入网的传输手段，在船上开展CDMA-3G业务，应急通信等。

4）以卫星作为传输中继的船载海上移动通信和应急通信业务，如图2-78所示。

图2-78 以卫星通信为中继的船载移动通信和应急通信服务链路构成框图

我国船载卫星通信近几年来虽开始发展，但发展的广度、发展的力度都是不够的，由于海上卫星“动中通”天线的技术要求远高于车载“动中通”天线，国内船载卫星“动中通”天线生产厂家并不多。国内特别是海上CDMA-3G移动通信还是一块处女地，游客们上了游船进行旅游，上了船离开了港，手机便成了一个无法使用的通信工具。在应急通信方面，传统的单边带短波已难以承担起视频、数据、话音集一身的应急通信。由于我国海事通信系统的不完善，渔船的国际海事纠纷不断，利用船载卫星通信来解决我国海事通信已刻不容缓。我们相信随着我国的船载卫星通信技术不断发展，我国船载卫星通信未来将涉及多种信息领域，前景是美好的。

[1]1mile=1609.344m。