INMARSAT在航空通信领域中的应用

发布: 2010-10-20 00:50 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

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》