海上通信带星号的重点.docx

（GMDSS-Global Maritime Distress and Safety System全球海上遇险与安全系统）是海上遇险、安全和救助活动的综合通信系统当船舶遇险时能迅速有效地进行报警，岸上搜救当局和遇险船附近的船只能够迅速地接收到报警，以便它们能以最小的延迟为遇险船提供救助。GMDSS的基本功能*1、遇险报警 5、海上安全信息（MSI）的播发 2、搜救协调通信 6、常规通信 3、现场通信 7、驾驶台与驾驶台之间的通信 4、现场寻位 GMDSS的功能是通过两大通信分系统完成的，它们是地面通信系统和卫星通信系统。地面通信系统是指使用MF/HF/VHF频段的通信设备及其终端来完成GMDSS七大功能的分系统。使用的设备有： MF/HF无线电话、VHF无线电话、 数字选择性呼叫（DSC）、 窄带直接印字电报（NBDP）、 NAVTEX、 雷达应答器（SART）、 VHF CH70的应急示位标（EPIRB）。二、卫星通信系统（1）INMARSAT(四代海事卫星）系统：包括INMARSAT-A/B/C/E四个分系统，提供电传、电话和传真业务，也可发出遇险报警。在GDMSS中船舶所配备的无线电设备可归纳如下：（1）INMARSAT-A/C船站（或B/C船站），EGC（增强群呼叫）设备， 1.6GHz EPIRB。（2）COSPAS-SARSAT搜救卫星系统中的406/121.5MHz EPIRB。（3）地面通信系统中的各种设备。（4）寻位设备。即9GHz搜救雷达应答器（SART）。岸台（站）在GMDSS系统中的任务可归纳如下：（1）及时检测来自船舶的遇险报警，发射岸对船的遇险报警，能迅速将报警转至有关的搜救协调中心（RCC）。（2）在搜救协调通信中发挥转接作用，作为RCC或搜救部门（SAR）通过陆地公众网或专用通信网与无线网之间的接口使用。（3）在日常公众通信业务中为船舶服务，作为用户与船舶之间的转接器使用。（4）为船舶播发航行警告、气象预报和其它海上紧急信息注： GMDSS海区的划分*1、A1海区：至少一个VHF岸台覆盖的范围，距岸25海里左右。2、A2海区：除了A1之外，至少一个MF岸台覆盖的范围，距岸150海里左右。3、A3海区：除了A1，A2之外，INMARSAT卫星的覆盖范围，在地球南北纬70度以内。4、A4海区：除了A1，A2，A3之外的海域，在地球南北纬70度以外，可认为是地球的南北极。注：n mile:海里* 1n mile=1852m3.7里 船速1节=1n mile/小时=0.514m/s 1英里（1 mile）=1609.344m遇险报警：是指遇险船舶向救助协调中心（RCC）和附近的其他船舶迅速有效地通报遇险信息。RCC收到遇险报警时，一般通过海岸电台或卫星地球站转发到搜救机关和遇险现场附近的其他船舶。GMDSS通信设备能确保遇险报警在三个方向上进行：船对岸、船对船、岸对船。搜救协调通信：是指RCC与遇险船、参与救助的船舶或飞机及陆上其他有关的搜救中心间进行的协调搜救活动的通信。 搜救协调通信使用海上遇险安全通信频率，通信方式为无线电话和电传，可通过卫星通信系统或地面通信系统来进行。现场通信：是指在救助现场遇险船舶（或救生艇）和援助单位间或者援助单位相互间，为向遇险船提供援助或为救助幸存者而进行的通信。现场通信最常用的是MF和VHF波段的海上遇险安全通信频率，通信方式为无线电话和电传。寻位：是指发现并找到遇险船舶或救生艇筏及幸存者。GMDSS中遇险船舶或幸存者利用9GHz搜救雷达应答器（SART）来进行位置的标识。当SART被搜救单位的9GHz雷达信号触发时，搜救单位的雷达荧光屏上就显示出遇险船或幸存者的位置。 海上安全信息（MSI）的播发与接收：为确保安全，船舶需不断接收最新的航行警告、气象警告和预报以及其它海上紧急安全信息。这些信息是通过518kHz的国际NAVTEX系统和INMARSAT的EGC系统或短波（HF）NBDP方式播发的。船舶利用NAVTEX接收机和EGC接收机或HF NBDP设备自动接收并打印。 常规通信：GMDSS要求配备的设备除进行遇险、紧急和安全通信外，还能进行有关公众业务的通信，即船舶与岸上管理部门、用户、港方等相互间有关管理、调度、货物及个人方面的通信。 驾驶台与驾驶台之间的通信：本通信是通过VHF无线电话进行的，主要用于在狭水道航行、进出港口时避让，以确保船舶相互间的安全。 DSC(数字选择性呼叫)是根据CCIR(国际无线电咨询委员会)建议建立的电台之间或台组间使用数字编码传送信息的一种无线电通信技术。它仅仅能呼出某一电台并传输简单的信息 NBDP(窄带直接印字电报)是依从CCIR有关建议的一种自动通信技术。它占据较窄的带宽（0.5kHz），且以直接打印方式给出信息。作为MF/HF通信设备的终端，可用于遇险与安全通信，以及常规通信。NAVTEX(航行气象告警接收机)业务是指，在518kHz频率上，由各国主管部门指定的岸台向400海里海域内船舶用英语定时播发海上安全信息（MSI），船上NAVTEX接收机自动接收该信息，并打印输出。MF/HF/VHF通信设备是主体，所有终端都必须通过它来进行通信。英文缩写与中文对照：*GMDSS: 全球海上遇险和安全系统 DSC: 数字选择性呼叫ITU: 国际电信联盟 CCIR: 国际无线电咨询委员会IMO: 国际海事组织 STCM公约: 海员培训、发证和值班标准国际公约SOLAS公约: 国际海上人命安全公约 INMARSAT: 海事卫星通信系统COSPAS-SARSAT: 全球卫星搜救系统 RCC: 救助协调中心SART: 雷达应答器 NBDP: 窄带直接印字电报EPIRB: 应急示位标 NAVTEX: 航行气象告警接收机船用单边带通信的工作种类*按照CCIR建议，水上无线电通信的工作种类（又称发射类型）的基本特征可用三个符号来表示。第一个符号表示主载波的调制方式，其中：A 表示双边带； H 表示单边带及载波； R 表示单边带及减幅载波；J 表示单边带抑制载波； F 表示调频； G 表示调相。第二个符号是数字，表示调制信号的性质，其中：1 表示不用调制副载波，但包含数字信息的单信息；2 表示利用调制副载波且包含数字信息的单信道；3 表示包含模拟信息的单信道。第三个符号表示所发信息的类型，其中：A 表示人工接收报； B 表示自动接收报； C 表示传真；D 表示数据传输； E 表示电话； F 表示电视。单边带发射机的基本任务是：将被传送的音频信号变换为射频单边带信号，并将之放大到所需功率，经配谐以后由天线发射出去。*2、采用三次搬频方案中的“高中频”方案*信号经过调制器可实现第一次搬频，由于发射机最高工作频率可达到30MHz，通过第一次搬频就把低频信号变为30MHz对滤波器要求很高，在实施上很困难，二次搬频也是如此，所以发射机一般采用三次搬频的结构。把第三调制（混频）器的输入频率f3称为中间频率，它高于最高的工作频率30MHz，这种中间频率高于发射机最高工作频率的方案，称为“高中频”方案。采用高中频方案，可减少输出调谐手续（最后输出采用低通滤波器），避免调制（混频）器可能产生的杂散频率落入通带以内，而且还可以和接收机配套使用。对音频和二次以上谐波范围内的各分量，因其远离基波频率，很容易被滤出，但奇阶互调产物中的相减分量即m1 n 2 （当m-n1时）却紧靠1、 2 ，不易被滤除。这些互调失真产物对通信的影响有两方面：（1）落在信号的频带内作为干扰进入接收端，从而降低信噪比；（2）使输出频谱扩展，将对邻近信道产生干扰。发射机的实际负载是中短波发射天线，它的阻抗随尺寸、工作频率、气象条件的不同而有很大变化，与发射机功放输出低通滤波器的输出阻抗相差较远，因此需要在它们之间接一个调谐网络，又称天调网络。*通过改变该网络中元件的参数，来实现功放输出与天线间的谐振和匹配，从而使功放输出的功率能最大限度地输送到天线。*二、天调网络*对于不同波段、不同天线，其天调网络形式也不同，基本上可分为两种类型：1、天调网L型络 2、-L型天调网络单边带接收机和其它调制方式接收机一样，其基本任务是：选择、放大和解调，使发端所传送的信息能够在复杂的干扰下基本恢复，并按一定的信噪比馈送给收端的终端设备，达到高质量通信目的。但是由于运用条件和要求不同，船用单边带接收机与其它接收机相比具有自己的一些特点。*第一节 输入电路*接收机最前端的选频电路称为输入电路。 输入电路形式主要有调谐式和不调谐式两种。调谐式虽然选择性较好，但因为需要机械传动部分，所以工艺结构和电路形式复杂。第二节 输入保护电路*对接收机输入端采用的保护电路，主要有以下几种类型：（1）白炽灯保护电路（2）利用正反向二极管（3）利用陷波器 4）利用过载能力强的管子作为高放和混频管。 5）利用保护继电器，及时切断强干扰信号 AGC指的是自动增益控制电路 设置AGC的原因是：作为船用接收机，需经常改变频率收听不同岸台或同一岸台的不同频段的信号。这些信号到达接收机天线时的强度一般相差较大，必须调整增益使输出满意；即使收听同一岸台同一信道的信号，因快衰落的存在，输出端音量在很大范围内变化，有时会阻塞有时会中断通信，而变化速率很快，人工调整跟不上变化，这时必须求助于AGC才能使输出信号相对稳定而满意。*频率合成器的基本功能是从高稳定度的基准振荡器，通过锁相环路得到在一定频率范围内大量的与基准频率同样稳定的离散工作频率。* 根据获得大量频率的不同方式，频率合成器可分为两大类：*（1） 直接合成法（2）间接合成法。加重技术包括： 预加重：在发射端利用预加重网络对调制信号频谱中的高频成份振幅进行人为提升。 去加重：在接收端利用去加重网络，把调制信号高频端人为提升的信号振幅降下来，使调制信号中，高，低频各频率分量的振幅保持原来的比例关系，避免解调后信号的失真。 采用预加重和去加重技术后，即保证了鉴频器在调制频率的高，低频端都具有较高的输出信噪比，又避免了采用预加重后造成解调信号失真。四、VHF通信的特点*1、VHF通信范围受限2、VHF电台的天线尺寸小3、采用调频制以提高抗干扰能力4、VHF接收机中必须加有静噪电路5、占用频带宽一、船用VHF通信的工作种类*1、调频（调相）单路无线电话，用F3E或G3E表示。2、利用副载波调制的单路调频（调相）自动接收报，用F2B或G2B表示。二、船用VHF通信的工作方式*1、单工: 按CCIR建议，水上VHF通信中船舶间通信只能使用同频单工方式。2、双工: 船与岸台间为港口工作或船舶动态业务而进行的通信，可以使用同频单工方式，也可使用异频准双工方式。窄带直接印字报（NBDP）终端是GMDSS通信系统中船舶电台的主要终端之一。它和船舶SSB电台连用可以实现船岸间、船舶间、船台和经岸台延伸的电台或国际用户电报网用户间的自动电传业务，同时还可以向某组船或所有船播发电传信息。*NBDP技术或设备具有如下主要优点：*（1） 采用FSK调制，增强了在噪声中识别信号的能力。（2） 采用4B/3Y（4传3空）检错码和ARQ、FEC等差错控制方式，大大提高了数字传输的正确性和可靠性。（3） 在射频信道以100波特的低速率传输，信号占有带宽窄；而且整个通信过程自动化，提高了信道的利用率。二、NBDP的技术特性*1、使用的码：4B3Y码即编码中“0”（B或空号）和“1”（Y或传号）的个数比是4:3。七单元码共有27128种组合，其中具有4B3Y特性的只有35种组合，表示各种字符已经足够。2、信息传输速率为100bit/s由于NBDP采用二进制编码，所以码元传输速率为100波特. 传送1个码元占时1/100s=10ms，传1个字符需70ms。3、采用的调制方式为FSK（移频键控）4、工作种类为F1B/J2B(调频/单边带单路自动接收报)5、差错控制1）ARQ自动请求重发，一般用于点对点通信（2）FEC前向纠错（ CFEC集群FEC、SFEC选择性FEC） 一、NBDP中的检纠错措施*错码可分为随机性错码和突发性错码。在NBDP通信中采用的差错控制技术分检错和纠错两步。 NBDP中采用的检错码是4B/3Y恒比码。它具有较强的检错能力。 NBDP中纠错的方法有两种：ARQ方式和FEC方式。一、ARQ（自动请求重发）的工作原理：发方每发送一组信码，就处于停止等待状态。收方对收到的信码以4B/3Y规律进行检测。发方根据收方送回的判别信号来决定是否重发原来的码组还是发下一个码组。当收到收妥信号，发方就发下一个码组，当收到请求重发信号就重发原来的码组，直到收到收妥信号为止。2、FEC采用的技术*二重时间分集发送端将同一字符间隔一段时间Td重复发送两次，接收端选择正确的一次做为接收字符。一、DSC的基本功能*DSC是用来实现遇险报警和选择性呼叫的一个数字终端。它与MF/HF/VHF通信设备相连可完成下列功能：（1）遇险呼叫（Distress），包括遇险报警、遇险确认和遇险转播。（2）全呼（All ship call）即被呼对象是所有装配DSC终端的岸台和船台。（3）组呼（Group call）被呼对象是具有相同利益或同一属性的船舶。（4）海呼（区域呼叫Area call）被呼对象是某海域中的所有装配DSC终端的船台。（5）选呼（单呼Selective call）被呼对象是某一特定的船台或岸台（6）海上业务呼叫：指用VHF电话通过岸台拨呼陆地公众网电话所发出的申请呼叫。二、DSC呼叫的类别*（1）遇险呼叫：包括遇险报警、遇险确认和遇险转播（2）紧急呼叫：指发现有人落水，需提供紧急医疗援助，船损但还没有直接的危险及搜救协调时所发出的呼叫。（3）安全呼叫：指岸台发布台风警报、航行警报、紧急气象信息之前的呼叫。（4）船舶业务呼叫：指船舶调度通信、船位查询等之前的呼叫。（5）常规呼叫第三节 DSC编码和检纠错措施*格式符说明本呼叫序列的性质，即说明本呼叫序列属于下述哪一个：遇险呼叫/全呼/群呼/海呼/选呼/海上业务呼叫。使用的功能代码分别是：“112/116/114/102/120/123”（用一个字节表示）。NAVTEX:航行气象告警接收机（又称奈伏泰斯接收机），能够接收在航行区域所选岸台播发的航行告警、气象预报及其他海上安全信息。 详细的气象信息由专门的气象传真机接收。* 世界航行警告业务WWNWS（World-Wide Navigational Warning）按广播区域分三种：远洋、近洋和沿海。远洋航警是针对A3、A4航区播发的，它由每个NAVAREA协调国负责协调和播发；近洋航警是针对A1、A2航区播发的，它由每个NAVTEX岸台所在国间协调；沿海或沿江航警则完全由各国主管部门协调完成。*五、NAVTEX报文的优先等级*VITAL（极其重要的）IMPORTANT（重要的）ROUTINE（常规的） 搜救雷达应答器（SART）在GMDSS中的作用和意义* 作用：搜救雷达应答器（SART）在GMDSS中是用于海难发生现场附近对遇险者进行搜救的寻位装置。IMO规定，所有300吨以上的船舶均应配备该设备 意义：SART工作于9GHz频段，它与搜救船只或直升飞机上的9GHz导航雷达相配合构成了一个寻位系统。该系统有助于在搜救作业中尽早发现遇难幸存者或救生筏分组通信方式* 总的来看，分组通信属于时分多址的方式。实现分组通信时信道的占用方案有P/ALOHA、S/ALOHA和R/ALOHA等方式。二、P/ALOHA （纯ALOHA）方式 P/ALOHA方式的基本特征是，若干地球站共用一个卫星转发器的频段，各站预先对所发送的数据按规定分组，然后在时间上随机地发送其数据分组。若发生碰撞则重发。三、S/ALOHA（时隙ALOHA）方式 S/ALOHA的基本特征是：以转发器输入口为参考点的时间轴上等间距地分成许多时隙，各站发射的各个已调数据分组必须落入某一个时隙内，不像P/ALOHA方式那样是完全随机的。四、R/ALOHA方式 R/ALOHA中的R是指预约二、TDM信令信道* TDM信令信道属于带外信令，是公共信道，码元速率为1200波特（信息速率为1200bps），调制方式为BPSK。 该TDM帧还携带了发给船站的电文，共有22个电文时隙，每个时隙包含两个字符共12bit的信息。共2212=264bit。三、申请信道*申请信道也属于带外信令，也是公共信道。所有船站都使用格式同样的两个申请信道之一进行申请。申请信道的调制方式是BPSK，码元速率为4800波特（信息速率为4800bps）。与Inmarsat-A系统相比， Inmarsat-C系统的主要特点是：*一、C系统信道结构* C系统中，移动地球站工作在L波段，其发射频率范围是1626.5001646.500MHz，接收频率范围是1530.0001545.000MHz，信道间隔为5KHz。信道统一由网络协调站NCS分配。C系统采用了4种不同的信道，即TDM信道、信令信道、信息信道和站际信道1、TDM信道（码元速率1200Bd）2、信令信道: 信令信道的作用方向是船站至岸站或船站至NCS，采用的接续技术是TDMA3、信息信道: 信息信道的作用方向是船站到岸站。信息信道也采用帧结构，但其帧长是由信息量大小决定的。4、站际信令信道站际信令信道包括：NCS到CES和CES到NCS两种，其帧结构与TDM信道相同，只是没有布告板，但保留了布告板的报头部分。二、C系统通信过程*Inmarsat-C系统采用的是分组通信方式。为了提高信道利用率和减少碰撞，C系统采用了双通道R/ALOHA系统。 在C系统中，信令信道以S/ALOHA方式工作，专门供申请预约及发短数据报。而信息信道以R/ALOHA方式工作，即岸站根据船站的申请，给船站的信息信道分配时隙。EGC （增强群呼叫）系统支持以下两种业务：*1、安全网业务（Safety NET）播发海上安全信息（MSI）2、船队网业务（Fleet NET）向一个船队或一组船舶发送船队管理和一般公共信息。安全网业务一般都是免费的，因此它是开放网；船队网业务一般都是收费的，因此它是闭合网。一、EGC系统* EGC系统包括EGC信息提供部门、Inmarsat-C通信系统及EGC接收设备三部分。工作原理：EGC信息提供部门将信息发至CES，CES通过站际信令信道将信息转至NCS，NCS在其TDM信道上广播信息，由于EGC接收设备守听在NCS的TDM信道上，因此可以接收这些信息。（四）EGC业务的费用*EGC系统中开放的安全网业务是免费接收的，而EGC信息提供部门将向提供EGC业务的岸站和国内电信部门支付有关费用. 在船队网业务中，接收该EGC信息用户将向EGC信息提供部门支付费用，而EGC信息提供部门将向岸站支付费用。在EGC系统中通常采用四种寻址方式：1、普通的广播寻址方式用于播发Inmarsat系统信息和向所有移动终端的广播呼叫。2、CNID（Closed Network ID）码寻址方式用于向具备同一个封闭网络识别码的移动终端组（船队）播发信息。3、个别寻址方式 用于向某一个移动终端播发信息（例如使用9位数字海上识别码MMSI）4、区域寻址方式用于向可变圆形，矩形区域或预先确定的地理区域（如国际海事组织规定的16个航行警告区）内的所有移动终端播发信息。Inmars