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INMARSAT在航空通信领域中的应用

2/14/2005来源:卫星通信人气:12582

INMARSAT在航空通信领域中的应用(汤旭红、杨建华) 摘要主要探讨了INMARSAT卫星通信系统在航空领域的应用及其展望,同时介绍了INMARSAT 航空卫星通信系统的组成和与其他系统的差异,以及航空卫星通信系统在世界范围内的用 户情况。 关键词 INMARSAT 卫星通信系统 网络控制中心 1 INMARSAT 国际海事卫星组织(INMARSAT)成立于1979年,最初目的是通过卫星为航行在世界各 地的船舶提供全球通信服务。近几年,INMARSAT已将通信服务范围扩大到陆地移动车辆和 空中航行的飞机。在1994年12月的第十次特别大会上,已易名为“国际移动卫星组织”, 仍称“INMARSAT”,成为唯一的全球海上、空中和陆地商用及遇险安全卫星移动通信服务 的提供者。 INMARSAT系统主要由空间段、网络控制中心、网络协调站、陆地地球站和移动地球站 组成。其中空间段由位于赤道上空35700km静止轨道的4颗工作卫星和一些备用卫星组成, 工作卫星覆盖的特定区域为:大西洋东区(AOR-E)、大西洋西区(AOR-W)太平洋区 (POR)和印度洋区(IOR)。网络控制中心位于英国伦敦INMARSAT总部的大楼内,它的任 务是监视、协调和控制INMARSAT网络中所有卫星的工作运行情况。每个洋区分别有一个岸 站兼作网络协调站(NCS),该站作为接线员对本洋区的移动地球站(MES)与陆地地球站 (LES)之间的电话和电传信道进行分配、控制和监视。陆地地球站简称地面站,其基本 作用是经由卫星与船站进行通信,并为船站提供国内或国际网络的接口。INMARSAT系统的 每个地面站都有一个唯一的与之关联的识别码。移动地球站是指INMARSAT系统中所有的终 端系统,用户可通过所选的卫星和地面站与对方进行双向通信。 2INMARSAT航空卫星通信系统 INMARSAT航空卫星通信系统主要提供飞机与地面站之间的地对空通信业务。该系统由 3部分组成:卫星、航空地面站和机载站。卫星与航空地面站之间采用C频段,卫星与机载 站之间采用L频段。航空地面站是卫星与地面公众通信网的接口,是INMARSAT地面站的改装 型;机载站是设在飞机上的移动地球站。INMARSAT航空卫星通信系统的信道分为P、R、T和 C信道,P、R和T信道主要用于数据传输,C信道可传输话音、数据、传真等。 航空卫星通信系统与海上或地面移动卫星通信系统有明显差异,例如飞机高速运动引 起的多普勒效应比较严重、机载站高功率放大器的输出功率和天线的增益受限,以及多径 衰落严重等。因此,在航空卫星通信系统设计中,采取了许多技术措施,如采用C类放大器 提高全向有效辐射功率(EIRP);采用相控阵天线,使天线自动指向卫星;采用前向纠错 编码、比特交织、频率校正和增大天线仰角,以改善多普勒频移和多径衰落的影响。 目前,支持INMARSAT航空业务的系统主要有以下4个: (1)Aero-L系统:低速(600b/s)的实时数据通信,主要用于航空控制、飞机操纵 和管理; (2)Aero-l系统:利用第三代INMARSAT卫星的强大功能,并使用中继器,在点波束 覆盖的范围内,飞行中的航空器可通过更小型、更价廉的终端获得多信道话音、传真和电 路交换数据业务,并在全球覆盖波束范围内获得分组交换的数据业务; (3)Aero-H系统:支持多信道话音、传真和数据的高速(10.5kb/s)通信系统,在 全球覆盖波束范围内,用于旅客、飞机操纵、管理和安全业务; (4)Aero-H+系统:是H系统的改进型,在点波束范围利用第三代卫星的强大容量。 提供的业务与H系统基本一致。 另外,还有Aero-C系统,它是INMARSAT-C航空版本,是一种低速数据系统,可为在 世界各地飞行的飞机提供存储转发电文或数据报业务,但不包括航行安全通信。 3 INMARSAT航空卫星通信系统应用 目前, INMARSAT的航空卫星通信系统已能为旅客、飞机操纵、管理和空中交通控制提 供电话、传真和数据业务。从飞机上发出的呼叫,通过INMARSAT卫星送入航空地面站,然后 通过该地面站转发给世界上任何地方的国际通信网络。航空卫星通信系统的应用主要有以下 3方面: (1)旅客业务:为旅客提供机上通信业务。它支持多信道电话、10.5kb/s的分组交换 数据和4.8kb/s的电路交换数据业务。旅客可以在飞机上打电话、发传真至世界各地。预计, INMARSAT还将提供更广泛的数据业务,包括在飞机上发送E-mail,进行网上免税购物,预 订机票、酒店和出租汽车,以及获得实时的世界和财经新闻等等。 (2)空中交通控制:对于21世纪的空中交通控制,INMithSAT航空卫星系统将发挥权大 作用,通过它来完成通信导航监视和空中交通管理。INMARSAT卫星还将支持在海洋和荒野上 空的自侍监视系统,通过卫星系统报告由飞机本身的导航系统发出的位置和航向信息,然后 显示在海洋控制中心的雷达显示屏上,为控制器提供交通状态的实时信息,为飞机提供节省 燃料的线路。线路的改善预计能节省百万美元的燃料及其它方面的开销。INMATSAT航空数据 通信也可用于日常的航行控制通信,如发送请求、取消和气象报告等。话音通信将用于非日 常和紧急的航空控制通信。 (3)航空系统的操纵和管理通信:卫星数据传输的应用使航行中的飞机与航空信息系 统的联系更为密切,从而提高了操纵和管理的效率。这些应用包括对延长航行距离的双发动 机的支持,排除航行中飞机发生的故障,以及由于气候及其他原因引起的非常规操纵的改进 处理等。 4 INMARSAT的航空地面站和用户 据统计,到目前为止,世界上已有 1900多架飞机装有INMARSAT航空终端设备,其中属 财团和政府机构的已超过650架,约有1100架是各航空公司的。政府机构用户喜欢用电话和传 真业务,而航空公司还同时使用数据业务。另外,还有950多架商用、直升和军用飞机装有 INMARSAT-C数据系统的航空版本AERO-C终端。 随着INMARSAT卫星系统的发展,可以预计,到21世纪,INMARSAT航空卫星通信系统将实 现飞机到飞机的直接通信和导航功能。IMIANSAT航空终端的应用将更为广泛。 摘自《电信快报》