衛星移動通信系統在通信中的應用范文

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摘要：分析了將自主衛星移動通信系統應用于海上通信的必要性，以及我國海上衛星通信應用的現狀和存在的問題；提出了自主衛星移動通信系統在海上通信的應用解決方案，并對自主衛星移動通信系統在海上通信應用的重要性進行了研究。

關鍵詞：衛星移動通信；海上通信；自主衛星；海洋應用

1引言

我國是一個瀕海大國，東南兩面臨海，渤海、黃海、東海和南海四大海域總面積350萬平方公里，大陸海岸線長達18000多公里，港灣眾多、島嶼密布。因此，開展海洋信息化建設，進行對海洋資源的保護、開發以及高效管理，實現可持續發展，一直是我國各級海洋主管部門的主要任務。由于海洋環境的特殊性，海上遠程通訊、高速實時數據傳輸手段已成為制約海洋信息化建設的主要技術瓶頸。而衛星移動通信由于運行穩定、干擾少、組網靈活、通信成本與距離無關、可提供不受地理環境限制的廣域覆蓋等優點，被認為是最有效的海上通信手段?！疤焱ㄒ惶枴毙l星移動通信系統是我國自主建設的第一代大容量GEO衛星移動通信系統。該系統采用多波束覆蓋我國領土和領海，可提供話音、短信、傳真、數據和圖像等多種業務，具有資源自主可控、全天候服務、無通信盲區、傳輸安全可靠、設施抗毀性高、與公共網絡互聯互通、適合支柱行業和政府機構等關鍵部門應用等特性，在應急通信、海上通信和普遍服務等方面獨具優勢。因此，有必要推進“天通一號”衛星移動通信系統在國家海洋領域的應用，不僅可以完善國家海洋信息服務網絡，還可以提高國家在海洋行業的信息獲取能力，推動海洋經濟高速發展。

2應用現狀

我國自主研發、針對車載、船載和機載等中小型平臺和個人移動通信設計的第一代衛星移動通信系統尚未開通，長期以來主要通過Inmarsat系統的衛星移動通信服務以及國內北斗衛星導航系統的短報文業務來滿足我國海上衛星移動通信的需求，并在海洋應急救援、海洋防災減災、漁業管理、目標監控和數據采集應用等方面發揮了重要作用。

（1）Inmarsat系統

自1979年成立至今，國際海事衛星組織（Inmarsat）技術不斷革新和演進，目前已經發展至第五代系統，并成為世界上唯一能為海、陸、空各行業用戶提供全球化、全天候、全方位衛星移動公眾通信和海上遇險安全通信服務的通信系統。Inmarsat目前擁有并運營著全球龐大的衛星通信網絡之一，運營著13顆同步軌道衛星，可以向南極、北極83°以內的區域提供電話、傳真、寬帶數據業務和海上遇險與安全通信，為50萬臺衛星終端提供網絡服務和應用。目前，主用的第四代系統有4顆衛星（第4顆為備份衛星），可以提供全球寬帶局域網（BGAN）業務，可支持用戶最高數據速率達到492kbit/s。第五代系統（Inmarsat-5）已于2015年8月完成部署，利用3顆Ka衛星組成全球高速（GlobalXpress）移動網絡，可提供下行50Mbit/s、上行5Mbit/s的高速數據傳輸。雖然覆蓋范圍大，但Inmarsat系統為國外建設和運營，其衛星終端和通信資費都較為昂貴，且衛星資源受制于國外，漁船通信等敏感數據的安全性難以保障，給我國戰略和信息安全帶來嚴重隱患。

（2）“北斗”衛星導航系統

“北斗”衛星導航系統是我國自行建立、具有自主知識產權的衛星導航定位系統，目前已對包括我國本土在內的東南亞地區實現全覆蓋，后續將于2020年完成全球覆蓋?！氨倍贰毙l星導航系統設備具有適裝性好、成本低等優點，目前已經廣泛應用于各類船載平臺，提供授時、定位、導航和短報文服務。但由于“北斗”衛星導航系統不是專為通信設計，其通信能力較弱且系統容量受限，不能支持話音和高速數據業務，難以滿足海上通信對話音、數據和視頻等綜合業務的應用和傳輸需求。

（3）自主衛星移動通信

“天通一號”衛星移動通信系統是我國自主研制的第一代大容量地球同步軌道移動通信系統，系統以保證針對個人和車輛、飛機、船舶等移動平臺的話音、短信、傳真、數據、視頻回傳等中低速移動通信業務為主，可提供直接面向各行業指揮中心和個人、全天候的移動通信服務?！疤焱ㄒ惶枴毕到y01星已于2016年8月6日發射成功，目前地面應用系統已完成部署，即將正式提供服務，屆時將成為用戶容量不少于100萬，服務范圍包括國土及周邊、太平洋及印度洋大部分海域的區域性衛星移動通信系統，為政府、軍隊、行業、公眾等領域提供自主可控的移動通信服務。根據規劃，“天通一號”02星和03星將分別在01星東西兩側部署，形成對太平洋中東部、印度洋海域及“一帶一路”區域的常態化覆蓋，將進一步擴充海上通信的可使用區域。“天通一號”衛星星上采用透明轉發方式，系統支持星狀組網，即用戶終端通過信關站以單跳方式訪問地面網絡，以雙跳方式實現網內用戶終端之間的通信，并能夠與地面PSTN、PLMN、Internet、行業專網等網絡實現互聯互通?！疤焱ㄒ惶枴毙l星移動通信系統的終端主要有手持型、便攜型、車載型、數據采集型、壁掛型、背夾型等多種形態，根據應用需求支持1.2~384kbit/s速率分檔可變的話音、數據和短信等多種業務和定位功能，可廣泛用于不同行業和業務場景。

3應用解決方案

3.1海洋綜合信息服務系統

針對海洋信息化建設的綜合業務應用需求，集成“天通一號”衛星移動通信系統、北斗衛星導航系統、GPS衛星系統、互聯網、移動通信網絡、地理信息系統等高新技術，利用異構網絡平臺融合構建一個海洋綜合信息服務系統，形成覆蓋天、地、海的立體化、大區域的一體化通信網絡。海洋綜合信息服務系統架構主要由天通移動通信衛星、北斗定位衛星、民用信關站、船載終端、浮標終端和海洋綜合信息服務中心等幾部分構成（見圖1）。該系統利用衛星移動通信系統和北斗導航系統，通過一體化的傳輸與路由、接入與控制、運維與管理機制，實現了船與岸、船與船之間話音、短信、數據、視頻回傳、船舶位置管理、警報/預警等多樣化業務信息傳輸與綜合服務應用，可滿足海洋船舶、海洋氣象、海洋水文監控以及海上應急救援、防災減災等領域的使用需求。海洋綜合信息服務系統還可以通過民用信關站與其它通信網絡進行信息交換和融合，如實現“天通一號”系統與地面PLMN、PSTN、Internet網的互聯互通，為用戶提供更多增值服務。

3.2應用方案

目前，“天通一號”衛星移動通信系統在海上通信領域的應用主要有五大類業務。

（1）位置跟蹤和管理服務

位置跟蹤和管理服務是實現船舶實時航線追蹤、提升航行安全的重要手段。船舶或海洋浮標終端利用北斗導航定位系統產生自身精確的定位信息，并將當前的定位信息通過衛星鏈路自動、連續地發送到民用信關站業務系統中的位置服務器，海洋信息服務中心等管理部門內設置位置跟蹤應用管理平臺，該平臺通過地面網絡與位置服務器進行信息交互，提取所屬用戶的位置信息并進行越界監測、軌跡管理等后續數據應用，為管理部門的交通管理、緊急救援等任務提供決策支持，位置跟蹤和管理應用如圖2所示。此外，海洋信息服務中心等管理部門還可通過位置跟蹤應用管理平臺，主動查詢所管理船載終端的位置信息，船載終端接收到位置查詢命令后，會即時上報目前所處的位置信息。

（2）數據服務

在航行過程中，船舶可通過船載終端將自身的船位、航速、航向、船名、識別碼、目的港、載貨種類、航次和安全狀態等相關數據信息通過衛星通信鏈路傳輸到海洋信息服務中心等管理部門，實現航行數據的實時下傳。具體實現可通過VPN專線構建虛擬子網，從信關站核心網直接將航行數據路由到海洋信息服務中心，以保證航行數據安全性和業務使用便捷性。同時，船上乘客或船員還可以通過衛星鏈接和信關站接入到地面Internet網絡，實現寬帶互聯網接入和郵件收發等應用，數據通信應用如圖3所示。

（3）視頻回傳服務

“天通一號”系統還為海上通信提供了寬帶多媒體手段，可實時傳送海上船舶遇險實際圖像和視頻等信息，實現船舶安全監控與遇險救助“可視化”。船載終端將拍攝的圖像或者視頻信息通過衛星鏈路發送到民用信關站業務系統中的視頻/數據回傳服務器，海洋信息服務中心等管理部門設置視頻回傳應用管理平臺，該平臺通過地面網絡與信關站的視頻/數據回傳服務器進行信息交互，即可接收所屬終端的視頻、數據采集信息，并進行分析和評估等后續的數據應用處理，視頻回傳應用如圖4所示。

（4）話音調度服務

船載衛星終端可以與“天通一號”衛星通信網絡內的其它衛星移動通信終端或地面網絡（如PSTN、PLMN網絡）的終端進行話音通信。此外，為了便于話音業務的管理和調度，海洋信息服務中心還可以搭建坐席調度指揮平臺。利用該平臺，各船載終端用戶可以通過衛星通信網絡撥打同一個電話號碼，即指揮中心號碼，實現與指揮中心的通信；利用該平臺，指揮中心可以隨時指定與某個船載終端用戶進行通信，或者將某個正在與指揮中心通信的船載終端衛星電話切換到總臺。

（5）短信服務

短消息業務功能是指船載衛星終端可以與“天通一號”衛星通信網絡內的其它衛星移動通信終端或地面網絡（如PLMN網絡）的終端進行短消息通信。為了便于短信業務的管理，海洋信息服務中心等管理部門可以搭建一套短信SP應用平臺。利用該平臺，船載終端用戶可以隨時通過短信上報航行安全狀態等情況；利用該平臺，指揮控制中心可以通過短信下發指揮命令到一線執勤人員。

4自主衛星移動通信系統的重要作用

（1）提高維護海洋權益的能力

我國海上絲綢之路鄰國眾多，由于歷史原因，部分海上國土存在主權爭端。隨著我國海上事業和當前國際形勢的發展，領土主權和海洋權益爭端有日益加劇之勢，強化海洋國土主權宣示，提高海洋權益維護能力刻不容緩?！疤焱ㄒ惶枴毙l星移動通信系統可實現海上絲綢之路無線電通信有效覆蓋，既可以服務于海上絲綢之路的建設戰略，又可以提高我國控海能力，減少外交爭端。

（2）提高海洋應急與搜救能力，確保航運安全

海洋事業事故高發，海損事故和涉外事件時有發生，快捷、可靠的通信手段可以最大限度地減少或避免人員傷亡和經濟損失，是有效預防海難發生和組織海難救助的根本保證。利用“天通一號”衛星移動通信系統，海上搜救部門可以隨時跟蹤航行船舶動態，隨時與航行船舶保持通信聯系，從而可以極大地提高海洋應急與搜救能力，確保航運安全。

（3）為國家“海洋強國”戰略提供信息技術支持

目前，全球范圍的海洋競爭日趨激烈，以爭奪海域戰略資源和空間為特征的“藍色圈地”運動正在興起，我國周邊海域安全形勢嚴峻，尤其南海區域地緣關系錯綜復雜，國家海洋戰略利益面臨巨大挑戰。利用“天通一號”衛星移動通信系統為海上信息提供廣域覆蓋、安全可靠的信息傳輸手段，可取得海洋信息權，主導全球海洋信息化體系建設，是保障國家“海洋強國”戰略意圖實現的最有效手段。

（4）促進海洋經濟可持續增長

隨著“天通一號”衛星移動通信系統在海洋領域的應用，必將促進海洋信息網絡產業化進程。如此一來，既可以拉動海洋電子裝備制造、海洋軟件研發、海洋信息服務等高科技產業快速發展，也能夠推動海運、漁業、海洋能源等傳統海洋行業向集約型、可持續性發展方向轉型升級，快速形成健康、良性的產業生態圈。

5結束語

當前，我國海洋信息化建設已進入戰略機遇期。首先，海上絲綢之路對海洋信息化建設提出了迫切需求；其次，全球海洋信息化建設項目為我國海洋信息化建設工作提供了重要借鑒；最后，我國海洋信息化體系建設尚處于醞釀階段，亟需重點研發填補空白，帶動海洋信息化實現跨越式發展。我國海洋資源開發利用、海上絲綢之路經濟帶建設、“海洋強國”戰略的開展，使得“天通一號”衛星移動通信系統在海上通信領域極具潛力，具有巨大的市場應用前景。

參考文獻

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作者：1.肖娜；2.駱盼 單位：1.中國電子科技集團公司第五十四研究所高級工程師，2.中國電子科技集團公司第五十四研究所工程師