船舶GMDSS通信系统：安装与操作

任务目标

1.了解GMDSS通信系统的四个分系统;

2.掌握每个分系统的通信设备。

任务分析

根据各个通信系统的功能,GMDSS通信系统主要分为四个分系统,分别是地面通信系统、卫星通信系统、海上安全信息播发系统及定位寻位系统。

一、地面通信系统

地面通信系统主要工作在MF、HF和VHF频段,用于中、远、近距离的遇险、紧急、安全和常规通信,从而实现GMDSS的功能。该系统由船舶电台、海岸电台和与岸台连接的国际/国内陆地公众通信网或专用通信网组成。海岸电台相当于船舶电台与陆地公众通信网用户的接口,起到有线通信与无线通信转接的作用。地面通信系统的船用通信设备主要有中高频(MF/HF)组合电台和甚高频(VHF)通信设备。

1.近距离通信

甚高频(VHF)提供近距离调频无线电话和DSC呼叫及DSC遇险报警通信。

便携式双向甚高频无线电话设备,提供船舶遇险时进行较近距离的调频无线电话通信,它是弃船上救生艇后唯一的通信设备。

2.中距离通信

中频(MF)提供中距离的单边带无线电话、NBDP、DSC呼叫及DSC报警通信。

3.远距离通信

高频(HF)提供远距离的单边带(SSB)无线电话、窄带直接印字电报(NBDP)、数字选择性呼叫(DSC)及DSC遇险报警通信。在卫星覆盖区内,既可用高频通信也可用卫星通信。在卫星覆盖区外,一般指A4海区,高频通信是唯一的远距离通信手段。

二、卫星通信系统

GMDSS中有两种卫星通信系统,即INMARSAT国际移动卫星通信系统和COSPAS/SARSAT全球卫星搜救系统。

1.INMARSAT国际移动卫星通信系统

(1)INMARSAT国际移动卫星通信系统的服务业务。INMARSAT国际移动卫星通信系统为船舶提供的服务有遇险呼救报警、直拨电话、电传、传真、电子邮件(包含影像、LAN、Internet及Internet接入)、数据传输(综合业务数字网ISDN和移动包交换数据业务MPDS)、船队管理、船队安全网和应急无线电示位标;航空应用有驾驶舱话音、数据、自动位置与状态报告和旅客直拨电话;陆地应用有微型卫星电话、传真、数据和运输上的双向数据通信、位置报告、电子邮件和车队管理等。INMARSAT还为海事遇险救助和陆地较大自然灾害救助提供免费应急通信服务。

INMARSAT有多种不同的移动通信系统,包括INMARSAT-A(已关闭)、B、C、M、Mini-C、Mini-M、E(已关闭)、FBB、F77、F55、F33、M4、Aero、BGAN、D等系统,目前符合GMDSS设备要求的有INMARSAT-B、C、F77、FBB终端。

(2)INMARSAT通信系统构成。INMARSAT通信系统由空间段、地面网络和移动站三大部分构成,其结构如图1-3所示。

图1-3　INMARSAT通信系统构成

1)空间段。空间段包括INMARSAT卫星、跟踪遥测和控制站(Tracking Telemetry and Control,TT&C)和卫星控制中心(Satellite Control Centre,SCC)。

卫星空间段由4颗工作卫星(目前INMARSAT卫星主要使用1996—1997年间发射的5颗第三代卫星,其中1颗为备用卫星)组成,分别在太平洋(POR)、印度洋(IOR)、大西洋东(AORE)和大西洋西(AOR-W)区赤道上空35 786 km的静止轨道上运行。这4颗卫星可以覆盖地球南北纬75°之间的表面,称为卫星的覆盖区。卫星覆盖不到的区域,即南北纬75°以上的两极区域,称为卫星覆盖的盲区。

2005—2008年间,系统又先后发射了3颗第四代卫星,分别位于印度洋上空、太平洋上空和大西洋上空。每一颗卫星均可以产生一个全球波束、19个宽波束和228个窄波束,通信能力可覆盖全球85%的陆地,比第三代卫星的通信容量大20倍,卫星功率大60倍,数据传输速率最高可达492 kbit/s,为实现全球宽带局域网业务创造了良好的条件。

2)地面网络。INMARSAT卫星通信地面网络由网络协调站、网络操作中心、卫星操作中心、卫星测控站和卫星地面站组成。

①网络协调站(Network Coordination Station,NCS)。在INMARSAT系统下,每一个洋区设立一个NCS,负责对本洋区地面站的通信协调、管理和监控。NCS的主要任务是协调和控制本洋区地面站和移动终端之间的通信和向船站发布业务广播通告。(www.xing528.com)

②网络操作中心(Network Operations Center,NOC)。NOC位于伦敦INMARSAT总部,它使用全球通信网络将全球的4个NCS连接起来。NOC与NCS进行信息交换,可使NOC对INMARSAT整个网络的通信业务进行监视、协调和控制。

③卫星操作中心(Satellite Operations Center,SOC)。SOC设在伦敦INMARSAT总部,它负责监视INMARSAT卫星的运行情况。SOC接收从卫星测控站(TT&C)发来的数据,通过测控站对INMARSAT卫星进行控制和管理。

④卫星测控站(Telemetry、Tracking and Control,TT&C)。测控站跟踪遥测卫星,对卫星的姿态进行调整、测控,并将测得的数据送SOC处理。卫星测控站还接收SOC发来的分析结果,以此为依据给卫星发指令,对卫星进行控制。全球设立了4个卫星测控站。卫星测控站在必要时可以替代SOC控制卫星,起到备用的作用。

⑤卫星地面站(Land Earth Station,LES或Coast Earth Station,CES)。卫星地面站(又称岸站)分别由各国政府指定的签字者建设和经营,我国为交通运输部中国交通通信中心。卫星地面站是移动卫星终端与陆地公众通信网的接口,每一个卫星覆盖区可建立若干个地面站,全球最多可建60个卫星地面站。目前,全球在运营的卫星地面站共有39个。

在实际卫星通信中,不同移动终端通过卫星经卫星地面站完成通信。呼叫卫星地面站以接续码(呼叫号码)完成。INMARSAT的每一个系统LES/CES在每一个服务洋区都有一个接续码。表1-1所示为北京地面站接续码(移动站首发呼叫)。

表1-1　北京地面站接续码

3)移动站。移动站是指利用INMARSAT系统进行通信的卫星终端设备,主要进行话音、传真、数据通信业务。移动站根据使用的用户不同分陆用移动站(Mobile Earth Station,MES)、海用移动站(Ship Earth Station,SES,也称船站)和空用移动站。

(3)INMARSAT通信系统工作波段。在INMARSAT通信系统中,移动站工作在L波段,其上行频率(发射频率)为1.6 GHz,下行频率(接收频率)为1.5 GHz。地面站则工作在C/L两个波段。当LES/CES与移动站通信时,其工作在C波段,上行频率为6 GHz,下行为4 GHz,当LES/CES与LES/CES或NCS间通信时,需在C波段发射而在L波段接收,如图1-4所示。

图1-4　INMARSAT通信系统工作波段示意

2.COSPAS/SARSAT全球卫星搜救系统

COSPAS/SARSAT全球卫星搜救系统是一个国际联合卫星搜救定位系统。该系统用于陆海空遇险事件的搜救业务,并向全球开放。遇险目标可利用其自身携带的卫星应急示位标自动或人工启动发射遇险报警信号。该系统根据收到的报警信号可迅速地确定出遇险目标的位置,从而进行及时有效的救助。

该系统中的船载设备是406 MHz卫星应急示位标(EPIRB)。该系统由406 MHz EPIRB、沿经线方向绕过地球两个极区的近极轨道卫星、地球同步轨道卫星和地面设施组成。

三、海上安全信息播发系统

海上安全信息(MSI)播发系统用于向船舶提供海上航行安全所必需的气象警告、航行警告、气象预报等安全信息。

1.NAVTEX系统

海岸电台以518 k Hz频率向400 n mile以内海域的船舶用英语按时播发海上安全信息,船上NAVTEX接收机自动接收并打印,该系统主要服务于A1、A2海区。

2.EGC系统

EGC系统是通过INMARSAT海事卫星向船舶提供海上安全信息,主要服务于A3海区。它弥补了NAVTEX系统的空白,保证了NAVTEX岸台覆盖不到的远海域、没有能力建立NAVTEX业务或由于船舶密度太低而不开放NAVTEX业务的沿海水域,能接收到海上安全信息。船舶配备具有EGC功能的卫星船站或EGC接收机,接收海上安全信息。

NAVTEX系统和EGC系统还提供岸对船的遇险报警。

远距离的海上安全信息是通过NBDP系统在HF频段(4 209.5 k Hz)播发的,该系统服务于A4海区。船上采用NBDP设备或具有该工作频率的NAVTEX接收机在相应的频率上自动接收。

四、定位寻位系统

定位系统由卫星、应急无线电示位标(EHRB)、区域用户终端(LUT)和任务控制中心(MCC)所组成,其工作频率为406 MHz。该系统目前使用四颗低高度极轨道卫星,为全球包括两极区域在内提供通过极轨道卫星进行的船对岸遇险报警的功能。

寻位系统由搜救雷达应答器(SART)和X波段导航雷达组成。便携式SART可在船上使用,或在救生艇上使用。在搜救行动中,救助船可使用X波段雷达发现和寻找到SART(由遇难者携带并在遇难时开启),即遇难者的位置。

任务总结

通过本任务的学习,了解了GMDSS通信系统的四个分系统,了解了不同系统的功能和使用的设备。