InmrastC系統的通信原理和技術特性

摘要：本文主要介紹了Inmarsat C系統的通信原理和技術特性，簡單分析了Inmarsat C系統的功能。

關鍵詞：InmarsatC系統；國際移動衛星；L波段；國際海上人命公約（SOLAS）

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.07.032

中圖分類號：TN929.3 文獻標志碼：A 文章編碼：1672-7274（2025）07-0101-03

The Communication Principle and Technical Characteristics of Inmrast C System ZHAO Na

（China Communicationsand Information Center，Beijing1ooo11，China）

Abstract： This article mainly introduces the communication principle and technical characteristics of the Inmarsat C system，and briefly introduces the functions of the Inmarsat C system.

KeyWords： Inmarsat Csystem; international mobilesatelite;L-band;internationalconvention forthe protection of life at sea （SOLAS）

《國際海上人命公約》（SOLAS）是各締約國政府共同制定的統一原則和有關規則，旨在增進海上人命安全。全球海上遇險和安全系統（GMDSS）是《國際海上人命安全公約》規定的國際海事組織（IMO）為改善全球海上遇險和安全通信所建立的利用多種通信手段的遇險和安全系統。InmarsatC船舶地球站是全球海上遇險和安全系統的重要組成部分，是按照SOLAS公約要求所有300g.r.t及以上船舶強制安裝的船舶通信導航設備[1]。InmarsatC系統的通信原理和系統結構使得其通信穩定、狀態可靠，自InmarsatC系統1991年啟用以來，其可靠性顯著優于其他衛星通信系統。衛星通信技術不斷發展，在其之后的多個Inmarsat衛星寬帶數據通信系統都停止了服務，不斷被更先進的技術所替代，而InmarsatC通信系統則不間斷的持續提供海上通信服務至今。

1 Inmarsat發展

國際移動衛星公司（Inmarsat）原名國際海事衛星組織（InternationalMaritimeSatelliteOrganization，Inmarsat），成立于1979年，由國際海事組織（IMO）創建。經過40余年的穩步發展，海事衛星通信業務從海上向陸地和航空不斷擴展。經過一系列商業化發展至今，Inmarsat系統是目前世界上最大的移動衛星通信系統，擁有基于L波段的ELERA和基于Ka波段的GlobalXpress衛星網絡，可用在軌地球同步軌道衛星12顆，覆蓋范圍包括除地球南北兩極之外的所有地域。目前全球使用Inmarsat系統的國家或地區已超過160個，使用L波段的船舶約13萬艘。

2 InmarsatC基本原理

InmarsatC作為國際移動衛星第三代衛星系統，早已為海上衛星通信用戶所熟知，InmarsatC為陸地或海上移動用戶提供質量可靠、費用低廉的電傳和數據通信，地面站和移動終端經距地面的35 787km 的地球同步軌道衛星相互通信。InmarsatC由星狀網絡構成，是基于L波段的以存儲轉發為主的雙向數據通信系統，通信速率為600/1200bps。InmarsatC系統由空間段、地面站（LES）和移動終端（MES）三大部分組成：

（1）空間段主要由通信衛星、衛星相關地面設施和網絡控制中心組成。InmarsatC洋區覆蓋分為印度洋、太平洋、大西洋東和大西洋西，用四顆衛星重疊覆蓋的方法覆蓋除南北極點之外的地球。網絡控制中心（NOC）設在倫敦國際移動衛星組織總部，負責監測、協調和控制網絡內所有衛星的操作運行。同時網絡控制中心也對各地面站的運行情況進行監督，協助網絡協調站對有關運行事務進行協調。

（2）地面站（LES）由各國或地區Inmarsat簽字者建設經營。它既是衛星系統與地面陸地電信網絡的接口，又是一個控制和接入中心。地面站的主要功能有：為通信建立和分配信道；信道狀態的監視和排隊的管理；移動終端識別碼的編排和核對；記錄通信和生成計費信息；遇險信息的接收和處理；衛星轉發器頻率偏差的補償；各類測試；對移動終端用戶的技術支持。系統中在每個洋區至少有一個地面站兼做網絡協調站（NCS），每個NCS負責對經由分配給它的區域內的LES進行的通信進行協調和管理。LES、NCS和NOC的連接如圖1所示。

圖1LES、NCS和NOC的連接

（3）移動終端（MES），用戶使用該設備接續到InmarsatC系統使用其提供的各種業務。

3 技術特性

3.1地面站

InmarsatC系統LES的調制方式為兩項相移鍵控（BPSK），符號率1200symbols/s，信息速率為600bps。使用前向糾錯（FEC）編碼方式，發射頻段為1 626.5MHz～1646.5MHz ，接收頻段為1530.0MHz～1545.0MHz～ 每個地面站可以分配多個地面站載波信道和消息信道，LES在其載波信道的每一幀中傳輸信息。一個典型的InmarsatC系統地面站的框架如圖2所示。

圖2典型inmarsatC系統地面站框架

3.2信道

InmarsatC系統信道類型為NCS公共信道、載波信道、信令信道、站間信令信道、消息信道。NCS、LES和MES的信道連接如圖3所示。

圖3地面站、網絡協調站和網絡控制中心的信道連接

（1）NCS公共信道：是一個由NCS連續發射的時分多路復用（TDM）信道。該信道傳輸系統網絡信息、信令信息和EGC消息到其區域內的所有MES。MES在處于空閑狀態時會自動調諧NCS公共通道，收聽NCS發出的公共信息。當使用點波束時，NCS可以傳輸多個公共信道。NCS公共信道以每秒1200個符號運行，且固定幀長為8.64秒，每天正好是1萬幀。為了最小化干擾導致的錯誤數據，信息采用半速率卷積編碼并逐幀交織，因此數據速率為 600bps 。

（2）載波信道：是LES在一個固定頻率上連續發射的時分多路復用（TDM）載波。每個LES至少傳輸一個TDM信道。LES的載波信道與NCS公共信道具有相同的幀結構，區別是公告板信息和數據組信息不同。它將所有的信令和消息從LES傳輸到與之通信的MES，是LES到MES通信的正向鏈路。MES在通信時協調到載波信道。

（3）消息信道：消息信道以時分多址（TDMA）模式運行。MES使用消息信道將消息發送到LES。每個LES都有由NCS分配給它的一個或多個消息信道，分配給LES的通道數取決于通信量。要發送的信息被格式化為數據包，每個數據包包含127個字節，并放入幀中，一個幀可以包含1到5個數據包。

（4）信令信道：信令信道被MES用來向LES和NCS傳輸信令數據包和短消息。每個LES都有一個或多個信令信道。所有MES都使用一個到NCS的信令信道登錄和登出洋區，它的特征與站間信令信道完全相同。這些信道以時隙ALOHA和保留訪問模式的組合方式運行。時隙基于8.64s的TDM幀，每個時隙可以攜帶120bits的數據。衛星使用的幀有28個時隙，傳輸速率為每秒1200個符號。此信道可以傳輸少量信息，因此可用于數據報告服務，這也是發送常規數據報告且無須使用MES消息信道的有效方法。

（5）站間信令信道：每一個LES和本洋區的NCS之間有一條專用的信令信道，各洋區的NCS之間也有一條專用的信令信道。NCS與LES之間的站間信令信道傳輸LES的信令和EGC消息到NCS，NCS收到的遇險警報通過這個鏈路轉發到LES，還用于在NCS和LES之間傳遞系統網絡信息；NCS與NCS之間的站間信令信道用來進行跨區域NCS之間的數據連接，交換NCS在其覆蓋區域內運行的MES的數據。

3.3移動終端

InmarsatC系統MES由數據電路終端設備DCE（提供衛星為接口）和數據終端設備DTE（提供用戶側接口）組成。DCE是DTE與國際移動衛星信道之間的接口電路，完成信令和接續功能。DTE則完成C標準船舶地球站控制、顯示接收的報文、狀態信息并傳輸格式化報文[2]。InmarsatC終端框架如圖4所示。

C終端天線通常為接收和發射均為右旋圓極化的全向天線，可以最小化所必需的增益噪聲溫度比 （G/T） 和全向有效輻射功率（EIRP）值。軸比在天線的工作區域內（天線俯仰角 5^°～90^°"，方位角 0^°～360^°"）不超過6dB（2：1）。MES的最小G/T（5o）為 -23dB/K ，最小EIRP（5o）為12dBW，最大EIRP在任何方向不大于16dBW。

3.4幀和數據包

InmarsatC系統的每一個物理信道都有一個幀結構，在幀結構中有時存在包結構。所有信道都強制要求幀和數據包的大小為整數字節。當數據是卷積編碼時，“bit”用于未編碼數據，“symbol”用于編碼數據。InmarsatC系統中除NOC公共信道和LES載波信道使用相同的幀結構，其他信道的幀結構各不相同。數據包一般包含數據包描述符、類型相關字段和校驗和（描述符和類型相關字段兩個字段的校驗之和）。

4 InmarsatC系統功能

圖4InmarsatC終端框架

存儲轉發消息是InmarsatC系統的基本功能。地面站將用戶信息先存儲，再進行排隊處理，具有優先級別的消息（如遇險優先級）將排在最前邊處理，然后根據相關信道的空閑狀態再進行轉發。若接收方由于正處于忙狀態或別的原因不能一次接收成功，地面站根據不同的原因采取不同的轉發策略，多次嘗試轉發。

海事遇險告警是所有LES和配置于300g.r.t及其以上船舶上的海用移動終端的強制功能。InmarsatC系統支持全球遇險安全系統GMDSS的要求，當船舶遇到危險時可通過海用移動終端將遇險告警信息通過預先選定的LES傳遞給搜救中心（RCC），從而使得遇險船舶得到及時救助。

輪詢和數據報告是固定或可變時間間隔質詢，從移動終端獲取信息。輪詢是質詢命令，數據報告是返回結果。

增強性群呼是廣播服務，包括對選定的MES群組或對位于特定地理區域內的MES的廣播。EGC業務有兩種，FleetNET（商業信息）和SafetyNET（有官方授權的海上安全、氣象信息和其他安全信息）。

5 結束語

航運業是典型的重資產、高風險行業。InmarsatC系統不僅在世界范圍的海上安全通信應用中有著廣泛的應用，同時在承擔我國船舶遇險和搜救、安全通信保障、水上安全監管和救助協調、社會應急通信保障等方面，持續發揮著重要作用。

參考文獻

[1]中國船級社.國際海上人命安全公約[M].北京：人民交通出版社，2020.

[2]GB/T16982-1997，國際海事衛星C船舶地球站技術要求[S].北京：中國標準出版社，1998.