多體制融合的海上衛星通信網絡建設研究

關田靜

摘要：衛星通信是地球無線電通信站使用衛星作為中繼實現的通信，其通信距離較遠，并且覆蓋范圍較廣，具有較大的容量及較強的機動性，從而使衛星通信成為海上執法艦船通信的主要途徑。但是衛星通信的體制較為復雜，并且通信過程中的設備較多，導致衛星通信的進一步發展受到了限制。基于此，文章分析了衛星通信相關體制的發展，提出了基于多體制融合的海上衛星通信網絡，從而有效解決傳統衛星通信過程中的問題。

關鍵詞：多體制融合；海上衛星；通信網絡

海洋面積占據地球的1/4，海上通信是人們在海洋資源開發及跨洋航行中的主要問題。地空高頻無線通信受到距離的限制不能夠為輪船及飛機的跨洋航行提供通信，衛星通信具有靈活方便的特點，能夠為飛機及輪船等航線提供通信途徑。在航空運輸及遠洋不斷發展的過程中，航海及民航運輸業對衛星通信的要求越來越高。在現代用戶對系統容量及傳輸速率需求不斷提高的過程中，傳統低速率應急衛星通信己經無法滿足現代市場發展需求，所以就要創建全新的海上衛星通信網絡，從而滿足海上終端及飛機的通信需求。

1海上通信技術面臨的問題

現代海上通信的主要方式包括以下幾種：（1）距離海岸線30海里之內的海域可以通過地面移動通信實現；（2）距離海岸線30?50海里的海域可以通過特高頻（UltraHighFrequency，UHF）及甚高頻（VeryHighFrequency，VHF）頻段無線電對講或者衛星實現數據及語音通信；（3）距離海岸線50?180海里的海域可以通過單邊帶短波電臺實現；（4）距離海岸線180海里以外的海域可以通過超短波電臺實現。以此可以看出，現代海上通信技術面臨海上遠距離通話方面的問題，因為信道資源缺乏，通信成本較高，不能夠和地面網絡相比[1]。

在地面網絡不斷發展的過程中，人們對于網絡使用的需求越來越高，除了一般的通話之外，大部分的終端業務都要通過網絡實現。現代地面移動網絡己經發展成為4G，不久就會推出5G網絡業務，人們的上網速度也會不斷提高。但是海上網絡業務還沒有覆蓋，部分場所的通信通過衛星通信實現，還處于2G蜂窩鏈路交換階段。

現代海上通信技術要解決的就是通信距離方面及網絡通信限制方面的問題，目前海上使用的衛星通信設備主要包括國產及進口兩種類型，兩者都要面臨更新換代的問題，并且進口衛星通信設備的控制接口不能完全開放，系統集成開發使用受到了約束[2]。

2多體制融合的海上衛星通信網絡2.1創建目標

創建海上衛星通信網絡的主要目的就是提高衛星通信系統的業務、寬帶速度、覆蓋面及安全保密性，系統使用計算機設計，支持圖像、視頻、語音、文件傳輸協議（File Transfer Protocol，FTP）、超文本傳輸協議（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）及郵件等業務，覆蓋范圍為300萬平方公里，具有較高的安全性，通過便捷性的通信網絡實現跨網的互通互聯，為海上艦船及飛機通信指揮提供保障。創建海上衛星通信網絡的思想為：提高衛星通信效率，充分使用現有網絡，促進海上衛星通信的未來發展，實現岸海一體化[3]。

2.2海上衛星通信網絡的總體結構

根據海上艦船及飛機使用需求，本文所創建的海上衛星通信網絡主要包括兩個主站及衛星通信移動小站，主站和業務通信中心使用光纖鏈路相互連接，兩個主站通過地面公共光纖網絡和衛星信道相互連接，以此能夠實現主站和業務信息中心鏈路的相互連接，從而有效提高網絡的可靠性。艦船移動站的創建要以實際業務需求和安全條件的配置實現，在用戶站通過鑒權之后連入網絡，通過其中的某個主站和海上衛星通信網絡相互連接，岸基指揮中心的業務通信通過用戶站及主站實現[4]。

2.3海上衛星通信網絡的功能架構

海上衛星通信網絡的功能架構如圖1所示，可以看出，有線網絡和衛星子網是通過IP相互透明操作的，通過SAP接口實現和衛星相關功能及和衛星沒有關系功能的相互分離，和衛星相關層主要包括衛星物理層及衛星數據鏈路層[5]。

2.4海上衛星通信網絡的架構

海上衛星通信網絡架構使用網絡傳輸方案，此方案包括IP路由及空口MAC路由，主要由網絡層IP地址及物理層兩種尋址方式，海上衛星通信網絡尋址的設計為：每個用戶站中有一個物理地址，在非易失存儲器中保存，和唯一用戶站相互對應。每個用戶站任意制定到某個特定數據傳輸時都是使用用戶站地址，任何制定傳送到用戶站數據都是使用廣播地址。網絡層尋址使用應用協議方式，簡單來說就是IP地址尋址，主站和用戶站都是在下級創建獨立子網，不同用戶站維護針對的子網網絡，主站端用戶站網絡的管理通過網管實現。典型的網絡架構可以詳見圖1，系統中的設備地址和IP地址進行靈活設置，如果有相應的需求，可以使用動態主機配置協、議（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）自動分配。

2.5海上衛星通信網絡的功能

首先，本文所設計的海上衛星通信網絡具有郵件，圖像，語音，FTP，視頻及HTTP等業務；另外，能夠根據實際的使用需求對寬帶進行動態調整，并且實現資源的優先級配置，還能夠實現業務流量、網絡設備及衛星鏈路的動態監控；其次，各級的信息中心和分中心都能夠將艦船的航跡及位置實時顯示，以此獲得船艇的航跡及位置信息，從而形成地圖；最后，信息中心還能夠實現重點船艇位置信息的監測，并且對通信中的網絡層進行全面的安全防護及加密，操作用戶實現分級權限管理，實現業務網及網管網的邏輯隔離，使用保密模塊加解密物理信道，支持IP加密設備，使用多手段實現網絡通信的安全[6]。

3結語

衛星通信在多年的發展中，其衛星業務不斷地拓展，衛星通信體制也在持續發展，尤其是全新的多模自適應衛星通信接入，為海上衛星通信提供了全新的研究方向。本文所設計的海上衛星通信網絡在投入實際運行中，能夠有效解決現代海上艦船實現衛星通信過程中自動化程度弱、溝通效率低及網絡能力較低的問題，創建多體制的信息傳輸交換平臺，能夠為海上艦船等平臺提供多保障的衛星通信服務，為全國海上業務指揮中心提供全面的業務通信基礎保障，以此提高海上艦船衛星通信的效率。

[參考文獻]

[1]吳博.FMT-TDMA衛星通信體制關鍵技術研究[D].西安：西安電子科技大學，2014.

[2]李奇峰.衛星移動通信系統的WCDMA兼容體制傳輸性能研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2013.

[3]郝學坤MF-TDMA衛星通信多站型組網體制研究[J].無線電通信技術，2012（1）：5-6.

[4]吳素華.基于融合通信的海上一體化指揮信息網絡研究[J].中國新通信，2016（19）：5-7.

[5]沈玉.MF-TDMA衛星通信系統網絡規劃技術研究[J].無線電通信技術，2014（4）：11-14.

[6]馬俊.多體制融合的海上衛星通信網絡建設研究[J]·中國新通信，2016（8）：107-110.endprint