寬帶海事衛星通信系統研究

摘要：基于寬帶海事衛星通信系統集成了多種先進(jìn)技術(shù)手段，闡述系統運行原理和方式，提出系統優(yōu)勢與技術(shù)特點(diǎn)，探索寬帶海事衛星通信系統技術(shù)的應用措施。

關(guān)鍵詞：通信工程，寬帶，海事衛星

航海運輸行業(yè)的發(fā)展，能夠為貿易工作和國際交流提供便捷，同時(shí)有助于拉動(dòng)我國經(jīng)濟水平的提升。航海運輸會(huì )面臨較多的風(fēng)險因素，尤其是海上環(huán)境變幻莫測，容易導致危險事故的發(fā)生，威脅人們的生命財產(chǎn)安全。只有對多種航海數據進(jìn)行全面分析，明確船舶的航行狀況，才能夠做好充足的準備工作，防止海事風(fēng)險的發(fā)生。隨著(zhù)技術(shù)水平的提升，寬帶海事衛星通信系統逐步得到應用，可以充分發(fā)揮高通量寬帶衛星和地面網(wǎng)絡(luò )系統的作用，為海航運輸提供可靠的保障。通過(guò)有效的互聯(lián)網(wǎng)接入，可以滿(mǎn)足工作中的個(gè)性化與多元化需求。相較于其他技術(shù)而言，該技術(shù)在抗干擾性能和穩定性等方面都具有明顯的優(yōu)勢，在應用中應該掌握技術(shù)要點(diǎn)，制定切實(shí)可行的技術(shù)方案。

1 寬帶海事衛星通信系統概述

1.1 基本構成

海事VSAT和第五代海事衛星寬帶通信系統FX，是當前寬帶海事衛星通信系統的基本類(lèi)型，在提供通信服務(wù)時(shí)具有全天候、全球性和穩定性等特點(diǎn)，能夠對大西洋、太平洋和印度洋等實(shí)現全面覆蓋，在海陸空的安全通信和日常通信中應用較多[1]?？臻g衛星在Ka頻段運行，包括可旋轉高容量荷載和全球荷載，能夠通過(guò)多個(gè)信道和點(diǎn)波束增強系統運行性能，促進(jìn)通信能力的提升。為了能夠有效應對極端天氣的影響，關(guān)口站數量通常設置為兩個(gè)。同時(shí)在收發(fā)及處理信號時(shí)借助于移動(dòng)終端實(shí)現，滿(mǎn)足互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)和視頻傳輸的需求。

1.2 系統特點(diǎn)

Ka波段通信是寬帶海事衛星通信系統的基本特點(diǎn)，能夠保障良好通信寬帶，上傳5Mbps和下載50Mbps大大提高了傳輸速率。A、B、M、F終端、第四代衛星FB終端和第五代衛星GX等，是當前移動(dòng)終端的基本類(lèi)型，尤其是第五代海事衛星通信系統的應用，使得寬帶優(yōu)勢得到體現[2]。

2 寬帶海事衛星通信系統的優(yōu)勢與技術(shù)特點(diǎn)

2.1 系統優(yōu)勢

Ka波段的應用，是寬帶海事衛星通信系統的基本特點(diǎn)，大大擴大了覆蓋范圍，寬帶速率達到了上行5Mbps和下行50Mbps，滿(mǎn)足用戶(hù)終端的需求。尤其是衛星波束的不同，滿(mǎn)足終端在不同場(chǎng)景下的使用需求，通過(guò)流暢的切換提高通信質(zhì)量。在通信熱備份保障中，第四代衛星FB的應用效果較好，使得整個(gè)系統的功能得到強化。在該系統中還實(shí)現了第四代海事衛星通信系統和第五代海事衛星通信系統的融合，在不同服務(wù)當中通過(guò)自由切換保障通信效率與質(zhì)量[3]。同時(shí)與網(wǎng)絡(luò )服務(wù)設備共同發(fā)揮系統功能，網(wǎng)絡(luò )路由的選擇更加快捷，在增強其可靠性的同時(shí)，能夠獲得高速數據。雨衰的增大是由于降雨而引起，會(huì )導致五代衛星Ka波段高頻信號的傳輸受到嚴重影響，此時(shí)能夠通過(guò)識別故障問(wèn)題，向第四代衛星終端進(jìn)行自動(dòng)切換，保障網(wǎng)絡(luò )路由的良好運行效果。如果降雨停止，那么就會(huì )再次完成自動(dòng)切換，發(fā)揮第五代衛星終端的功能。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

Ka波段的應用，是改善系統性能的關(guān)鍵。尤其是與傳統的C、K頻段相比較而言，具有多樣化的可用頻率資源，因此可以滿(mǎn)足不同服務(wù)功能需求，其頻率在3.5GHz左右。對于頻率利用率的提升，可以借助于點(diǎn)波束實(shí)現，相較于以往而言能夠提高20 倍，因此能夠有效降低運行成本，同時(shí)擴大了通信容量。在增益上的優(yōu)勢，也是Ka波段衛星信號的基本特點(diǎn)，因此可以大大減小用戶(hù)終端的體積，為用戶(hù)提供便捷。運用Ka波段衛星系統時(shí)，需要重視關(guān)口站的應用，增強信息網(wǎng)絡(luò )的整體性，使用戶(hù)本地化接入和饋電鏈路頻率服用功能得到優(yōu)化。高效化運用了頻率復用和點(diǎn)波束，因此在容量上得到了擴展，在200Gb/s左右[4]。受到地面通信系統工作頻率的影響較小，因此有效增強了寬帶海事衛星通信系統的抗干擾性能，這也是提高通信質(zhì)量的關(guān)鍵。雨衰問(wèn)題的存在，會(huì )對系統的應用造成一定限制，因此需要引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)手段進(jìn)行控制。

3 寬帶海事衛星通信系統技術(shù)的應用措施

3.1 視頻監控與視頻會(huì )議

船舶在海上航行時(shí)會(huì )面臨較多的風(fēng)險因素威脅，只有做好安全管理，才能為人們創(chuàng )造良好的環(huán)境條件。應該增進(jìn)與岸上指揮中心的交流溝通，從而對海上情況進(jìn)行全面分析，以便采取針對性解決措施。尤其是在遇到海盜襲擊等安全問(wèn)題時(shí)，需要加強各部門(mén)的安排部署，降低在航行過(guò)程中的風(fēng)險。運用寬帶海事衛星通信系統進(jìn)行視頻監控與視頻會(huì )議，是提升安全性的關(guān)鍵措施。衛星鏈路傳輸、船舶本地視頻采集、岸上控制及顯示，是視頻監控系統的主要組成部分。其中，硬盤(pán)錄像機是該系統中的關(guān)鍵構成，應用于駕駛臺當中，通過(guò)有效連接艙外云臺攝像機，能夠達到持續錄像的目的[5]。運用視頻監控系統，能夠在錄像保存中真正實(shí)現自動(dòng)化處理，指揮中心能夠以遠程手段獲得錄像視頻，確保傳輸的穩定性及高效性。衛星IP網(wǎng)絡(luò )在實(shí)時(shí)畫(huà)面的獲取中更具可靠性，能夠增進(jìn)指揮中心和船舶的密切聯(lián)系，監控視頻畫(huà)面也可以通過(guò)家是臺中的視頻監視器進(jìn)行獲取，防止信息溝通不暢引起的問(wèn)題。視頻會(huì )議終端設備在會(huì )議室中的應用，可以通過(guò)輸入船上視頻監控畫(huà)面，連接指揮中心視頻會(huì )議，因此可以確保會(huì )議的順利開(kāi)展，通過(guò)岸上與海上的交流互動(dòng)實(shí)時(shí)掌控船舶的運行狀況。

3.2 船員WiFi上網(wǎng)

由于在海上生活十分漫長(cháng)，船員與家人長(cháng)期分隔，只有通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)才能拉近彼此之間的關(guān)系，滿(mǎn)足船員的實(shí)際需求。因此，應該運用寬帶海事衛星通信系統改善上網(wǎng)條件，使平板、智能手機和筆記本等終端設備的功能得到充分發(fā)揮。WiFi上網(wǎng)應該消除時(shí)間和空間等限制性因素，使船員的上網(wǎng)能夠更加便捷。相較于陸地網(wǎng)絡(luò )而言，衛星通信系統的寬帶一般較低，應該以船舶的安全航行為基礎，優(yōu)化WiFi上網(wǎng)。應該明確FX衛星通信鏈路的基本特征，運用集中式認證管理的方式，對上網(wǎng)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化，在此過(guò)程中需要借助于無(wú)線(xiàn)控制路由器。做好船上網(wǎng)絡(luò )設備和、辦公網(wǎng)絡(luò )、WiFi上網(wǎng)、船載終端、地面站、系統管理認證平臺之間的有效銜接，保障良好的通信質(zhì)量[6]。

3.3 機載衛星寬帶接入服務(wù)

為了能夠提供可靠的全程通信接入服務(wù)，應該明確寬帶海事衛星通信系統在機艙中的重要性，滿(mǎn)足國際航班和國內航班的不同需求。除了能夠滿(mǎn)足多媒體通信需求，還能夠為應急通信、交通管制和飛機導航等工作提供依據，通過(guò)可靠的寬帶接入，能夠使各類(lèi)信息數據的傳輸更加高效，包括了客艙乘客狀態(tài)信息和駕駛艙信息等。無(wú)論是乘客還是飛行員，都能借助于寬帶海事衛星通信系統實(shí)現全面管理，提高衛星通信的性能，通過(guò)一個(gè)集成包管理多個(gè)業(yè)務(wù)，比如飛行數據、語(yǔ)音、天氣預報等。飛前申報和許可、位置報告、短信服務(wù)和氣象信息的獲取等，都會(huì )由于寬帶海事衛星通信系統的應用而更加便捷。

4 結語(yǔ)

寬帶海事衛星通信系統包括了空間衛星、關(guān)口站和移動(dòng)終端等各個(gè)部分，系統的高效化運轉能夠有效增強海事工作安全性，實(shí)現指揮中心與船舶的密切聯(lián)系，降低航行的風(fēng)險隱患。該技術(shù)應用了高頻段和點(diǎn)波束等，同時(shí)具有較大的容量，因此可以保障系統的良好性能。在實(shí)踐工作當中，主要是通過(guò)視頻監控與視頻會(huì )議、船員WiFi上網(wǎng)和機載衛星寬帶接入服務(wù)等滿(mǎn)足工作要求，保障通信傳輸的質(zhì)量與效率。

[1]高迎.寬帶海事衛星通信系統的基本特點(diǎn)及應用[J].數字通信世界，2020(07):190-191.

[2]劉偉.便攜式海事衛星寬帶通信終端的設計與實(shí)現[D].四川：電子科技大學(xué)，2020.

[3]林菡.寬帶海事衛星通信系統技術(shù)的基本特點(diǎn)及應用[J].中國新通信，2019，21(23):18.

[4]馬進(jìn)華.寬帶海事衛星通信在我國的發(fā)展與應用[J].中國新通信，2018，20(15):91-92.

[5]馬進(jìn)華.寬帶海事衛星通信系統的技術(shù)特點(diǎn)與應用[J].現代信息科技，2018，2(07):66-67+70.

[6]梁彥霞，肖麗媛.基于衛星的寬帶Internet接入[J].電子科技，2014，27(01):60-62+66.