海事局船載動中通技術解決方案

一、背景

本方案針對海事局客戶需求量身定制便攜式船載動中通天線，實現圖像、語音、數據的實時雙向傳輸功能。

1.本方案采用穩定可靠的衛星船載動中通天線，通過Ka高通量衛星資源[中星16]，實現船載站和地面指揮中心的雙向圖像、語音、數據傳輸。

2.擬建的衛星船載動中通同時能實現后方海事局指揮中心領導對前方衛星船載動中通的實時指揮調度。

二、KA高通量衛星中星16的簡介

2017年4月12日，國內首顆的高通量衛星“中星16號”成功發射升空并將提供商用服務。用戶終端可以方便快速地接入網絡，下載和回傳速率最高分別可達到150Mbps和12Mbps，真正意義上實現了消費寬帶和無縫雙向接入。我國首顆Ka高通量衛星，26個用戶波束，超過20Gbps總容量。

中星16號衛星覆蓋圖-黃色

中星16號KA星的優勢：

2．1、大容量

多點波束頻率復用，數十倍提升衛星容量。系統網管支持百萬量級終端管理。

2．2、越區切換

支持跨波束、信關站、衛星的無縫切換，支持航空、海運、鐵路客戶的移動寬帶接入。

2．3、抗干擾

過離地面其他頻率范圍，天然抗干擾優勢。

2．4、統一平臺管理

無需用戶自建系統（主站），只需購買終端即實現便捷組網。

2．5、終端配置靈活

終端多樣化，適用場景廣，安裝快捷。

我公司將作為中國衛通集團的虛擬衛星運營商開展近海和陸地衛星業務。

三、系統組成及基本網絡架構

3.1系統功能

系統的主要功能如下：

視頻服務：將前端1080P高清視頻回傳到后方指揮中心；

數據傳輸：提供數據雙向傳輸功能；

3.2系統工作原理

圖1 Ka船載動中通系統示意圖

Ka系統的關口站由高功率放大器、低噪聲放大器、上/下變頻器、Modem和數據接口等設備組成。通常與主計算機配置在一起，為了對全網進行監測、控制、管理和維護，在主站設有網絡監控與管理中心，對全網運行狀態進行監控管理。當前端船載小站回傳的所有視頻、語音和數據信息打包成IP模式，傳送到海事局后方指揮中心。

3.3 VSAT小站系統工作原理

VSAT小站系統原理圖如圖2所示。主要用于前端船載小站實現Ka波段的衛星通訊功能, 將前端船上的視頻及圖像回傳到海事局后方指揮中心。

圖2 VSAT小站系統原理圖

3．4基本網絡架構圖

四、設備

4.1動中通衛星天線

船載動中通天線是船載寬帶移動通信系統中的關鍵設備。本方案中，選用Ka波段船用衛星通信天線。該天線是針對海上船只作業平臺研發的高帶寬傳輸船載動中通天線。系統擁有高可靠性穩定跟蹤平臺，即使在惡劣海況下也能自動搜索、識別、鎖定并實時精確跟蹤衛星。本系統適用性強、可靠性高，能實現動態條件下不間斷的互聯網接入、視頻會議、VOIP語音電話、傳真、文件傳輸等高帶寬多媒體數據傳輸。

4.1.1產品

圖3：船載動中通天線

4.1.2設備技術參數

表1：Ka波段船用衛星動中通天線技術參數表

4.1.3設備特性

系統采用一體式設計理念，內置慣導與功放，無需接入船載羅經

采用兩軸穩定、齒輪驅動的結構形式，卓越的伺服跟蹤性能，高效隔離船體橫搖和縱搖運動，穩定精度高達0.5dB，跟蹤角加速度可達200°/s2

采用GPS（北斗）/慣導/衛星信標信號三級反饋穩定及組合跟蹤技術，跟蹤精度高

BUC采用IP65防護等級設計，防塵防水防風暴，內置除濕系統，有效應對海上鹽霧

提供ABS自動波束切換功能，可與多數衛星路由器相連

4.1.4主要應用領域

船載動中通天線主要服務于我國海軍、漁監、漁政、海警等單位，遠赴各大洋執行任務，保障了執法船只的高帶寬網絡通信能力。

圖6成功案列圖

4.2 Ka收發信機

4.2.1產品外觀圖

圖7 Ka收發信機

4.2.2設備技術參數

TX模塊（BUC）：

輸入頻率：1400-2400MHz

輸出頻率：29.0-30.0GHz

本振頻率：27.6GHz

本振相位噪聲(RMS 100H to 1MHz)：2°max

外10MHz功率：0±5dBm

輸出功率：Psat=36dBm/P1dB=34.7dBm

線性增益：56±4dB

增益平坦度：1.2dB @36MHz

鄰信道功率比：22dB @P1dB

交叉極化鑒別：≥25dB

輸入電壓：13-48V

功耗：35W

輸入接口：75歐姆F型連接器

直流供電，10MHz參考

RX模塊（LNB）：

輸入頻率：17.8-19.0GHz；19.0-20.2GHz（通過22KHz開關切換）

輸出頻率：950-2150MHz

本振頻率：18.05GHz(22KHz 開)/16.85 GHz

本振相位噪聲(RMS 100H to 1MHz)：2.2°max

內10MHz穩定度：±25ppm max @PLL

噪聲系數：1.5dB @25°C

輸出功率：P1dB=0dBm min

線性增益：55±4dB

增益平坦度：5dB @全頻段；1dB @36MHz

鏡像抑制：30dB

交叉極化鑒別：≥20dB

輸入電壓：12-24V

功耗：3W

輸出接口：75歐姆F型連接器

直流供電，22KHz脈沖信號

機械指標：

重量：1.2kg

尺寸：L=170mm LL=208mm

W=100mm H=49mm

LED指示燈:紅/綠

工作溫度：-40 to-60°C

防護等級：IP67

4.2.3產品特性

超小型結構集成了BUC、LNB、正交模耦合器、圓極化器組件與饋電喇叭組件；

內置有蜂鳴器，在天線尋星過程中蜂鳴器會通過多種提示音實時反饋對星狀態。

4.3衛星Modem

4.2.1產品外觀圖

圖8：Capricorn-4外觀圖

4.2.2設備技術參數

下行信道

標準：DVB-S2自適應編碼和調制（ACM）

載波速率：1.5Msps-67Msps（235Mbps）

數據速率：60Mbps；選項150Mbps

每秒數據包：25,000 @ 300 bytes UDP

調制：QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK

編碼：LDPC，BCH

FEC： QPSK（1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5,5/6, 8/9），8PSK（3/5 ,2/3, 3/4, 5/6, 8/9），16APSK（2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9），32APSK（3/4, 4/5, 5/6, 8/9）

上行信道（TDMA）

接入方式：MF-TDMA，動態信道

符號速率：128, 256, 320, 384, 512, 640, 832, 1024,1280, 1536,2048, 2560, 3072, 4096, 5120, 6144

最大數據速率：12Mbps

調制：BPSK, QPSK, 8PSK, 16QAM

編碼：TPC

FEC： BPSK（1/3 , 2/5），QPSK（1/2, 2/3, 3/4, 4/5, 6/7），8PSK（2/3, 3/4, 4/5, 6/7）

上行信道（SCPC）

標準：DVB-S2自適應編碼和調制（ACM）

載波速率：1.5Msps-40Msps

調制：QPSK, 8PSK, 16APSK

編碼：LDPC，BCH

FEC：QPSK（1/4, 1/3, 2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9），8PSK（3/5 ,2/3, 3/4, 5/6, 8/9），16APSK（2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9）

中頻接口：(75Ω F型連接器)

TxIF 950-2400MHz，-115 dBM/Hz to-145dBM/Hz

RxIF 950-2400MHz，-45dBm to 2dBm，支持DISEqC（13V、18V、22KHz）

數據接口：x Ethernet 10/100/1000BaseT RJ-45, 802.1q VLANx Serial Interface RJ-45

加速與優化：

TCP加速

VoIP優化

HTTP加速和壓縮

GTP蜂窩數據加速

最大2000個TCP會話連接

二層幀加速轉發

環境與機械尺寸：

尺寸：201x185x34mm（WxDxH）

重量：0.55kg

電壓：100V-240V AC

功耗：12W

工作溫度：0°to +50°

4.2.3產品特性

支持QoS、VLANs，并且支持IPv6網絡，為提供更高質量用戶體驗，加快后端網絡應用程序運行速度、網頁瀏覽速度；

支持TCP、GTP和HTTP協議加速、壓縮及內置網頁緩存技術；

內置4個千兆以太網接口交換機，每端口都可單獨管理，包括VLAN、監控和配置以太網鏈路參數。

五、設備安裝

5.1安裝前現場勘查

（1）安裝前現場調研

針對不同類型的船型，首要工作即為現場調研。其決定了整體安裝工作的安排計劃。通過調研，可以了解客戶的需求、使用要求、安裝所需材料以及涉及人力、物力、工時等信息，保證系統安裝時的協調以及安裝后能順利進入調試階段。（要調研該系統適裝的船型）

（2）設備和安裝材料準備

將系統所有設備準備齊全后，搭建系統環境，進行安裝前設備測試，保證系統中各個設備在安裝前加電運轉正常。根據現場調研情況，準備安裝所需材料、輔料、通信線纜、安裝工具等，對照片物品清單清點設備和材料。所有設備和材料齊全后進行包裝后運至船舶安裝現場。

（3）艙內外設備安裝工程

艙外天線安裝，位置選擇需要在調研階段提前選定，原則為盡量選擇安裝位置為制高點，保證天線360°方位旋轉不會被船舶自身結構遮擋。天線基座的安裝，需要底部在船體甲板滿焊生根，并注意安裝在甲板十字橫梁處，避免海況不佳時因天線自身重量導致傾覆、損壞甲板等安全事故發生。艙內設備在有條件的情況下通常安裝于工業機柜內，如船舶空間有限，可根據不同設備的特性采用吸頂安裝或靠墻安裝，以最大限度地節約有限的空間。

（4）線纜敷設工程

艙內外連接線纜包括信號線纜和電源線纜，敷設線路需在調研過程中確定。敷設信號線纜和電源線纜為防止信號干擾，不得捆扎在一起。敷設過程中注意線纜的轉彎順滑，防止線纜破損。

5.2動中通天線安裝

5.2.1天線安裝位置選擇

一般情況下在選擇天線的安裝位置時遵守以下原則：

保證船在任何方向行駛過程中天線有大的可視角度如圖11所示

圖11：天線安裝位置參考圖

天線安裝要求距離其他信號傳輸天線（HF天線、VHF天線、雷達等）盡可能遠，以免造成相互干擾。

天線固定位置要求盡可能的牢固，如有必要需要進行加固，以免由于船體晃動造成損壞。

5.2.2天線安裝注意事項

確認好天線安裝位置后，需要對線纜的走線進行規劃。進一步確認立柱以及過線彎管的焊接位置。天線安裝必須保證出線口正對船尾，天線以及立柱均有船尾方向標示。

A、立柱焊接。焊接應專業人員操作，焊接時注意焊接位置甲板的厚度，務必做好相應的防火和滅火工作，如果位置過高，安裝人員應該佩戴安全帽、和安全繩。焊接立柱時一定要注意立柱上的船尾標注，船尾標注在焊接完成后一定要保證它是正對船尾的！如船舶靠港期間無法進行燒焊操作，可采用對敲螺絲將天線支架與羅經甲板進行固定處理。待船舶進廠修理時再進行燒焊加固。

B、根據選擇的天線位置和線纜走線的規劃，確定天線外部線纜的進船接口，盡量使得天線線纜接口到機柜線纜接口的距離最短；

C、安裝人員接應并固定天線到安裝立柱上。并注意天線上的船尾標注與立柱的船尾標識保持一致。安裝完成后，立柱以及天線安裝完成后標識如圖12所示；

D、安裝完成后要對天線的線纜接口進行防水處理，在線纜安裝完畢以后，緊固過線孔并使用專用的防水膠泥密封天線的接線口和天線線纜的進船口。

圖12立柱及防水彎管焊接圖

圖13 天線安裝標示圖

六、預設備清單