INMARSAT在航空通信領(lǐng)域中的應(yīng)用

INMARSAT在航空通信領(lǐng)域中的應(yīng)用（湯旭紅、楊建華）
摘要主要探討了INMARSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用及其展望，同時介紹了INMARSAT
航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成和與其他系統(tǒng)的差異，以及航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)的用
戶情況。
關(guān)鍵詞 INMARSAT  衛(wèi)星通信系統(tǒng)  網(wǎng)絡(luò)控制中心
1 INMARSAT
    國際海事衛(wèi)星組織（INMARSAT）成立于1979年，最初目的是通過衛(wèi)星為航行在世界各
地的船舶提供全球通信服務(wù)。近幾年，INMARSAT已將通信服務(wù)范圍擴大到陸地移動車輛和
空中航行的飛機。在1994年12月的第十次特別大會上，已易名為“國際移動衛(wèi)星組織”，
仍稱“INMARSAT”，成為唯一的全球海上、空中和陸地商用及遇險安全衛(wèi)星移動通信服務(wù)
的提供者。
    INMARSAT系統(tǒng)主要由空間段、網(wǎng)絡(luò)控制中心、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站、陸地地球站和移動地球站
組成。其中空間段由位于赤道上空35700km靜止軌道的4顆工作衛(wèi)星和一些備用衛(wèi)星組成，
工作衛(wèi)星覆蓋的特定區(qū)域為：大西洋東區(qū)（AOR－E）、大西洋西區(qū)（AOR－W）太平洋區(qū)
（POR）和印度洋區(qū)（IOR）。網(wǎng)絡(luò)控制中心位于英國倫敦INMARSAT總部的大樓內(nèi)，它的任
務(wù)是監(jiān)視、協(xié)調(diào)和控制INMARSAT網(wǎng)絡(luò)中所有衛(wèi)星的工作運行情況。每個洋區(qū)分別有一個岸
站兼作網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)站（NCS），該站作為接線員對本洋區(qū)的移動地球站（MES）與陸地地球站
（LES）之間的電話和電傳信道進行分配、控制和監(jiān)視。陸地地球站簡稱地面站，其基本
作用是經(jīng)由衛(wèi)星與船站進行通信，并為船站提供國內(nèi)或國際網(wǎng)絡(luò)的接口。INMARSAT系統(tǒng)的
每個地面站都有一個唯一的與之關(guān)聯(lián)的識別碼。移動地球站是指INMARSAT系統(tǒng)中所有的終
端系統(tǒng)，用戶可通過所選的衛(wèi)星和地面站與對方進行雙向通信。
2INMARSAT航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)
    INMARSAT航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要提供飛機與地面站之間的地對空通信業(yè)務(wù)。該系統(tǒng)由
3部分組成：衛(wèi)星、航空地面站和機載站。衛(wèi)星與航空地面站之間采用C頻段，衛(wèi)星與機載
站之間采用L頻段。航空地面站是衛(wèi)星與地面公眾通信網(wǎng)的接口，是INMARSAT地面站的改裝
型；機載站是設(shè)在飛機上的移動地球站。INMARSAT航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)的信道分為P、R、T和
C信道，P、R和T信道主要用于數(shù)據(jù)傳輸，C信道可傳輸話音、數(shù)據(jù)、傳真等。
    航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)與海上或地面移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)有明顯差異，例如飛機高速運動引
起的多普勒效應(yīng)比較嚴重、機載站高功率放大器的輸出功率和天線的增益受限，以及多徑
衰落嚴重等。因此，在航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)計中，采取了許多技術(shù)措施，如采用C類放大器
提高全向有效輻射功率（EIRP）；采用相控陣天線，使天線自動指向衛(wèi)星；采用前向糾錯
編碼、比特交織、頻率校正和增大天線仰角，以改善多普勒頻移和多徑衰落的影響。
    目前，支持INMARSAT航空業(yè)務(wù)的系統(tǒng)主要有以下4個：
    （1）Aero－L系統(tǒng)：低速（600b／s）的實時數(shù)據(jù)通信，主要用于航空控制、飛機操縱
和管理；
    （2）Aero－l系統(tǒng)：利用第三代INMARSAT衛(wèi)星的強大功能，并使用中繼器，在點波束
覆蓋的范圍內(nèi)，飛行中的航空器可通過更小型、更價廉的終端獲得多信道話音、傳真和電
路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并在全球覆蓋波束范圍內(nèi)獲得分組交換的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；
    （3）Aero－H系統(tǒng)：支持多信道話音、傳真和數(shù)據(jù)的高速（10.5kb／s）通信系統(tǒng)，在
全球覆蓋波束范圍內(nèi)，用于旅客、飛機操縱、管理和安全業(yè)務(wù)；
    （4）Aero－H+系統(tǒng)：是H系統(tǒng)的改進型，在點波束范圍利用第三代衛(wèi)星的強大容量。
提供的業(yè)務(wù)與H系統(tǒng)基本一致。
    另外，還有Aero－C系統(tǒng)，它是INMARSAT－C航空版本，是一種低速數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可為在
世界各地飛行的飛機提供存儲轉(zhuǎn)發(fā)電文或數(shù)據(jù)報業(yè)務(wù)，但不包括航行安全通信。
3   INMARSAT航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用
    目前， INMARSAT的航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)已能為旅客、飛機操縱、管理和空中交通控制提
供電話、傳真和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。從飛機上發(fā)出的呼叫，通過INMARSAT衛(wèi)星送入航空地面站，然后
通過該地面站轉(zhuǎn)發(fā)給世界上任何地方的國際通信網(wǎng)絡(luò)。航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用主要有以下
3方面：
    （1）旅客業(yè)務(wù)：為旅客提供機上通信業(yè)務(wù)。它支持多信道電話、10.5kb／s的分組交換
數(shù)據(jù)和4.8kb／s的電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。旅客可以在飛機上打電話、發(fā)傳真至世界各地。預(yù)計，
INMARSAT還將提供更廣泛的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括在飛機上發(fā)送E－mail，進行網(wǎng)上免稅購物，預(yù)
訂機票、酒店和出租汽車，以及獲得實時的世界和財經(jīng)新聞等等。
    （2）空中交通控制：對于21世紀的空中交通控制，INMithSAT航空衛(wèi)星系統(tǒng)將發(fā)揮權(quán)大
作用，通過它來完成通信導(dǎo)航監(jiān)視和空中交通管理。INMARSAT衛(wèi)星還將支持在海洋和荒野上
空的自侍監(jiān)視系統(tǒng)，通過衛(wèi)星系統(tǒng)報告由飛機本身的導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)出的位置和航向信息，然后
顯示在海洋控制中心的雷達顯示屏上，為控制器提供交通狀態(tài)的實時信息，為飛機提供節(jié)省
燃料的線路。線路的改善預(yù)計能節(jié)省百萬美元的燃料及其它方面的開銷。INMATSAT航空數(shù)據(jù)
通信也可用于日常的航行控制通信，如發(fā)送請求、取消和氣象報告等。話音通信將用于非日
常和緊急的航空控制通信。
    （3）航空系統(tǒng)的操縱和管理通信：衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用使航行中的飛機與航空信息系
統(tǒng)的聯(lián)系更為密切，從而提高了操縱和管理的效率。這些應(yīng)用包括對延長航行距離的雙發(fā)動
機的支持，排除航行中飛機發(fā)生的故障，以及由于氣候及其他原因引起的非常規(guī)操縱的改進
處理等。
4 INMARSAT的航空地面站和用戶
    據(jù)統(tǒng)計，到目前為止，世界上已有   1900多架飛機裝有INMARSAT航空終端設(shè)備，其中屬
財團和政府機構(gòu)的已超過650架，約有1100架是各航空公司的。政府機構(gòu)用戶喜歡用電話和傳
真業(yè)務(wù)，而航空公司還同時使用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。另外，還有950多架商用、直升和軍用飛機裝有
INMARSAT－C數(shù)據(jù)系統(tǒng)的航空版本AERO－C終端。
    隨著INMARSAT衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展，可以預(yù)計，到21世紀，INMARSAT航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)將實
現(xiàn)飛機到飛機的直接通信和導(dǎo)航功能。IMIANSAT航空終端的應(yīng)用將更為廣泛。
摘自《電信快報》