第五代海事卫星宽带系统详解

为解决移动用户越来越大的宽带需求，国际海事卫星组织投资12亿美元建设了第五代Ka 频段卫星移动宽带网络，为用户提供一种独特的全球高速移动宽带业务Global Xpress 。文章主要介绍了第五代海事卫星Ka 系统的发展背景、特点及优势，并结合越来越多的全球化新闻报道应用提出了一些思考。

移动卫星通信 Ka 频段 Global Xpress 全球新闻报道

国际海事卫星组织（暨INMARSAT ）1979年成立，承担着国际海事组织和国际民航组织在船舶、飞机的遇险安全通信任务，并通过各个国家自行建设的海事卫星关口站，为政府的国际搜救部门提供遇险和安全卫星通信。经过37年的发展，随着技术的不断演进，该卫星系统已经发展到了第五代，所提供的业务包括遇险安全和商用宽带卫星网络，全面为海、陆、空等移动用户提供卫星宽带通信和信息服务。今天海事卫星拥有并运营着全球庞大的卫星通信网络之一，运营着13颗同步轨道卫星，可以向南极、北极83°以内的区域提供电话、传真和宽带数据通信，为30多万台卫星终端提供网络服务和应用。

一 海事卫星发展历程

海事卫星是美国通信卫星总公司20世纪70年代中期研制成功的新型通信工具。它类似于国际通信卫星系统，位于赤道上空35800km 的同步轨道上，每颗卫星的覆盖区

域比地球表面的1/3还大，所以在太平洋、印度洋、大西洋上空等间隔地配置三颗国际海事卫星，就基本上可以实现全球卫星通信。1976年，以美国通信卫星公司（COMSAT ）为首的四家通信公司组成的美国海事卫星机构先后向世界三大洋上空发射了三颗海事卫星（MARISAT ），同时又在美国的东西海岸分别建成一个地面站，并于同年7月开始向大西洋、太平洋海域提供海事卫星通信服务。为实现全地面站（YAMAGUCHI ）。该站于1978年开始向印度洋海域的船舶提供海事卫星通信业务，接着美国的绍斯伯里（SOUTHBURY ）和圣保拉（SANTAPAULA ）地面站分别在大西洋和太平洋区投入运行，至此在世界上诞生了一个由三颗卫星，三座地面站及若干船站组成的全球性海事卫星通信系统，海上通信一举跨入了崭新的卫星通信时代。

国际海事卫星组织成立于1979年，是联合国和国际海事组织发起并成立的一个国际组织，初期成立的目的是为海上船舶提供遇险安全通信手段。在成立之初，采用了美国的海事卫星（MARISAT ）系统，拉开了为船舶提供安全通信服务的大幕。同时，作为一个独立的国际组织，INMARSAT 开始规划自己的卫星网络系统。

1991年3月至1992年4月，INMARSAT 相继发射了4颗卫星，分别是大西洋东星、大西洋西星、印度洋星、太平洋星，构成了INMARSAT-2海事卫星星群。INMARSAT-2海事卫星为全球波束卫星。1996年4月至1997年6月，INMARSAT 又相继发射了4颗卫星，它们是印度洋星、大西洋东星、大西洋西星及太平洋星，构成了INMARSAT-3海事卫星星群。IN-MARSAT-3卫星是INMARSAT 第一次采用点波束，并将点波束和全球波束结合在一起使用。

非星—覆盖欧洲和非洲。与前几代卫星不同，INMARSAT-4首次使用3颗卫星覆盖全球，它在功率、容量、适应性三个方面开创了移动卫星通信的新纪元。与上一代卫星INMARSAT-3相比，每颗INMARSAT-4卫星的容量大了20倍，同时采用了ITU 3GPP 技术标准，可以堪称当时第一家覆盖全球的3G 通信系统。2012年，第四颗INMARSAT-4卫星发射成

功，开始全面承担遇险和安全通信的职责。在四代星上有三种波束，第一种叫全球波束，一个卫星一个；第二种波束叫区域波束，共有19个；第三种叫窄点波束，共有193个。每个窄点波束的直径是800公里，这三种波束在通信过程中具有不同的作用，全球波束和区域波束主要用于信令信道，具体的通信承载信道全部位于窄点波束。

由于业务归属管理，中国的海事卫星系统由交通运输部负责管理和运行，国家关口站从1986年开始建设，和INMARSAT-2卫星系统同步运行，至今已经建设到第四代海事卫星国家关口站，中国领海、领空、领土的所有海事卫星信号均在国家关口站落地，满足国家对于卫星通信的相关法规和政策。

二 第五代海事卫星Ka 系统的发展 背景

随着航海和航空技术的快速发展，信息化和智能化已经成为各行各业发展的方向和目标。无论是船舶还是飞机，都需要大容量的卫星通信以支撑其设备、系统、交互等现代信息化、智能化的大数据传输、处理需求。从第一代到第四代海事卫星系统，其卫星终端到卫星之间均使用L 波段频率，即1.4GHz~1.6GHz ，该频段具备波长较长，穿透力强、损耗小、终端所需功率小、抗雨衰和雪衰等特性，也被称

为黄金频段，适用于遇险和安全通信。但是随着卫星通信的发展，该频段的资源已经非常稀少，无法满足新一代卫星系统对高带宽的需求。而C 频段、Ku 频段系统的卫星系统经过多年的发展，其频率资源和空间轨位资源已经越来越紧张，甚至出现了在同一个轨位多个卫星叠加的局面，造成较严重的卫星临频干扰等问题，为实际卫星终端的应用带来较大的困难，详见图1。

2008年开始，国际海事卫星组织开始启动第五代海事卫星系统的建设，并选择在卫星资源、轨道位置、频率资源等方面均有较大优势的Ka 波段作为其宽带卫星系统的频率，并将其构建的提供全球覆盖和移动宽带服务的系统定义为Global Xpress ，简称为GX 系统。

三 第五代海事卫星GX 系统的特点

1. 星体技术特点

INMARSAT-5

卫星采用波音公司成熟的702HP

卫星平

上行10Mbps 的速率。可支持天线口径在45cm~240cm 之间的终端。并且具有按需分配容量和提供保障带宽业务的能力。

2. 全球覆盖，提供统一、标准的全球网络服务

第五代海事卫星从2013年12月8日成功发射了第一颗卫星，至今已经发射三颗，实现全球覆盖，并开始提供全球商用服务。为了给终端提供更大的容量，其第四颗卫星计划于2017年第一季度发射，定轨到东京117°。其四颗卫星的覆盖图如图3所示。

3. 主要技术指标

z 每颗卫星89 固定波速，最多同时工作72个点波速； z 72×40MHz Channels ； z G/T ：9dB/K G/T @ EOC ； z EIRP ：51dBW ； z NPR ：14dB ； z 极化: 右旋极化；

z 频率带宽：上行：29.5GHz~30.0GHz ， 下行：19.7GHz~20.2GHz ；

z 独一无二的全球宽带接入：50/5Mbps 典型终端吞

度量；

z 全球无缝移动宽带漫游；

z Inmarsat 标准设备，实现跨波速和跨区域衔接； z 终端自适应调整功率； z 6个可控点波速； z 灵活的信道资源分配；

z 机动波速可依据需求随时调整，实现热点区域覆盖，随时响应全球突发事件。

4. 终端发展情况

Inmarsat GX 终端将涵盖海、陆、空三个领域，所有终端厂商需经过Inmarsat 严格认证。陆用终端目前已经有了很多产品，如图4。同时，终端厂商正在发展更加小型化的终端，并正在研制小型化平板天线。

船载终端是GX 系统中较有特色的产品，由于Ka 频率

的雨衰较大，而海洋气候较为多样，经常出现暴雨、浓雾等复杂天气，所以国际海事卫星组织将船载产品设计为Ka 频率和L 频率捆绑的工作模式，通过一款专用硬件设备，将GX 终端和第四代船载FBB 终端级联，一旦

Ka 信号遇到雨衰等情况，GX

终端会自动切换到FBB 终端，确保通

信畅通。图

5是目前GX

船载站的设备型号。

机载GX 终端由于技术要求较高，目前只有美国霍尼韦尔公司提供GX 机载设备，型号为JetWave MCS-8200。

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