海事局船载动中通技术解决方案

海事局船载动中通技术解决方案

一、背景

本方案针对海事局客户需求量身定制便携式船载动中通天线，实现图像、语音、数据的实时双向传输功能。

1.本方案采用稳定可靠的卫星船载动中通天线，通过Ka高通量卫星资源[中星16]，实现船载站和地面指挥中心的双向图像、语音、数据传输。

2.拟建的卫星船载动中通同时能实现后方海事局指挥中心领导对前方卫星船载动中通的实时指挥调度。

二、KA高通量卫星中星16的简介

2017年4月12日，国内首颗的高通量卫星“中星16号”成功发射升空并将提供商用服务。用户终端可以方便快速地接入网络，下载和回传速率最高分别可达到150Mbps和12Mbps，真正意义上实现了消费宽带和无缝双向接入。我国首颗Ka高通量卫星，26个用户波束，超过20Gbps总容量。

中星16号卫星覆盖图-黄色

中星16号KA星的优势：

2．1、大容量

多点波束频率复用，数十倍提升卫星容量。系统网管支持百万量级终端管理。

2．2、越区切换

支持跨波束、信关站、卫星的无缝切换，支持航空、海运、铁路客户的移动宽带接入。

2．3、抗干扰

过离地面其他频率范围，天然抗干扰优势。

2．4、统一平台管理

无需用户自建系统（主站），只需购买终端即实现便捷组网。

2．5、终端配置灵活

终端多样化，适用场景广，安装快捷。

我公司将作为中国卫通集团的虚拟卫星运营商开展近海和陆地卫星业务。

三、系统组成及基本网络架构

3.1系统功能

系统的主要功能如下：

视频服务：将前端1080P高清视频回传到后方指挥中心；

数据传输：提供数据双向传输功能；

3.2系统工作原理

图1 Ka船载动中通系统示意图

Ka系统的关口站由高功率放大器、低噪声放大器、上/下变频器、Modem和数据接口等设备组成。通常与主计算机配置在一起，为了对全网进行监测、控制、管理和维护，在主站设有网络监控与管理中心，对全网运行状态进行监控管理。当前端船载小站回传的所有视频、语音和数据信息打包成IP模式，传送到海事局后方指挥中心。

3.3 VSAT小站系统工作原理

VSAT小站系统原理图如图2所示。主要用于前端船载小站实现Ka波段的卫星通讯功能, 将前端船上的视频及图像回传到海事局后方指挥中心。

图2 VSAT小站系统原理图

3．4基本网络架构图

四、设备

4.1动中通卫星天线

船载动中通天线是船载宽带移动通信系统中的关键设备。本方案中，选用Ka波段船用卫星通信天线。该天线是针对海上船只作业平台研发的高带宽传输船载动中通天线。系统拥有高可靠性稳定跟踪平台，即使在恶劣海况下也能自动搜索、识别、锁定并实时精确跟踪卫星。本系统适用性强、可靠性高，能实现动态条件下不间断的互联网接入、视频会议、VOIP语音电话、传真、文件传输等高带宽多媒体数据传输。

4.1.1产品

图3：船载动中通天线

4.1.2设备技术参数

表1：Ka波段船用卫星动中通天线技术参数表

4.1.3设备特性

系统采用一体式设计理念，内置惯导与功放，无需接入船载罗经

采用两轴稳定、齿轮驱动的结构形式，卓越的伺服跟踪性能，高效隔离船体横摇和纵摇运动，稳定精度高达0.5dB，跟踪角加速度可达200°/s2

采用GPS（北斗）/惯导/卫星信标信号三级反馈稳定及组合跟踪技术，跟踪精度高

BUC采用IP65防护等级设计，防尘防水防风暴，内置除湿系统，有效应对海上盐雾

提供ABS自动波束切换功能，可与多数卫星路由器相连

4.1.4主要应用领域

船载动中通天线主要服务于我国海军、渔监、渔政、海警等单位，远赴各大洋执行任务，保障了执法船只的高带宽网络通信能力。

图6成功案列图

4.2 Ka收发信机

4.2.1产品外观图

图7 Ka收发信机

4.2.2设备技术参数

TX模块（BUC）：

输入频率：1400-2400MHz

输出频率：29.0-30.0GHz

本振频率：27.6GHz

本振相位噪声(RMS 100H to 1MHz)：2°max

外10MHz功率：0±5dBm

输出功率：Psat=36dBm/P1dB=34.7dBm

线性增益：56±4dB

增益平坦度：1.2dB @36MHz

邻信道功率比：22dB @P1dB

交叉极化鉴别：≥25dB

输入电压：13-48V

功耗：35W

输入接口：75欧姆F型连接器

直流供电，10MHz参考

RX模块（LNB）：

输入频率：17.8-19.0GHz；19.0-20.2GHz（通过22KHz开关切换）

输出频率：950-2150MHz

本振频率：18.05GHz(22KHz 开)/16.85 GHz

本振相位噪声(RMS 100H to 1MHz)：2.2°max

内10MHz稳定度：±25ppm max @PLL

噪声系数：1.5dB @25°C

输出功率：P1dB=0dBm min

线性增益：55±4dB

增益平坦度：5dB @全频段；1dB @36MHz

镜像抑制：30dB

交叉极化鉴别：≥20dB

输入电压：12-24V

功耗：3W

输出接口：75欧姆F型连接器

直流供电，22KHz脉冲信号

机械指标：

重量：1.2kg

尺寸：L=170mm LL=208mm

W=100mm H=49mm

LED指示灯:红/绿

工作温度：-40 to-60°C

防护等级：IP67

4.2.3产品特性

超小型结构集成了BUC、LNB、正交模耦合器、圆极化器组件与馈电喇叭组件；

内置有蜂鸣器，在天线寻星过程中蜂鸣器会通过多种提示音实时反馈对星状态。

4.3卫星Modem

4.2.1产品外观图

图8：Capricorn-4外观图

4.2.2设备技术参数

下行信道

标准：DVB-S2自适应编码和调制（ACM）

载波速率：1.5Msps-67Msps（235Mbps）

数据速率：60Mbps；选项150Mbps

每秒数据包：25,000 @ 300 bytes UDP

调制：QPSK, 8PSK, 16APSK, 32APSK

编码：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，动态信道

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

最大数据速率：12Mbps

调制：BPSK, QPSK, 8PSK, 16QAM

编码：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）

标准：DVB-S2自适应编码和调制（ACM）

载波速率：1.5Msps-40Msps

调制：QPSK, 8PSK, 16APSK

编码：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）

中频接口：(75Ω F型连接器)

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

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

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

加速与优化：

TCP加速

VoIP优化

HTTP加速和压缩

GTP蜂窝数据加速

最大2000个TCP会话连接

二层帧加速转发

环境与机械尺寸：

尺寸：201x185x34mm（WxDxH）

重量：0.55kg

电压：100V-240V AC

功耗：12W

工作温度：0°to +50°

4.2.3产品特性

支持QoS、VLANs，并且支持IPv6网络，为提供更高质量用户体验，加快后端网络应用程序运行速度、网页浏览速度；

支持TCP、GTP和HTTP协议加速、压缩及内置网页缓存技术；

内置4个千兆以太网接口交换机，每端口都可单独管理，包括VLAN、监控和配置以太网链路参数。

五、设备安装

5.1安装前现场勘查

（1）安装前现场调研

针对不同类型的船型，首要工作即为现场调研。其决定了整体安装工作的安排计划。通过调研，可以了解客户的需求、使用要求、安装所需材料以及涉及人力、物力、工时等信息，保证系统安装时的协调以及安装后能顺利进入调试阶段。（要调研该系统适装的船型）

（2）设备和安装材料准备

将系统所有设备准备齐全后，搭建系统环境，进行安装前设备测试，保证系统中各个设备在安装前加电运转正常。根据现场调研情况，准备安装所需材料、辅料、通信线缆、安装工具等，对照片物品清单清点设备和材料。所有设备和材料齐全后进行包装后运至船舶安装现场。

（3）舱内外设备安装工程

舱外天线安装，位置选择需要在调研阶段提前选定，原则为尽量选择安装位置为制高点，保证天线360°方位旋转不会被船舶自身结构遮挡。天线基座的安装，需要底部在船体甲板满焊生根，并注意安装在甲板十字横梁处，避免海况不佳时因天线自身重量导致倾覆、损坏甲板等安全事故发生。舱内设备在有条件的情况下通常安装于工业机柜内，如船舶空间有限，可根据不同设备的特性采用吸顶安装或靠墙安装，以最大限度地节约有限的空间。

（4）线缆敷设工程

舱内外连接线缆包括信号线缆和电源线缆，敷设线路需在调研过程中确定。敷设信号线缆和电源线缆为防止信号干扰，不得捆扎在一起。敷设过程中注意线缆的转弯顺滑，防止线缆破损。

5.2动中通天线安装

5.2.1天线安装位置选择

一般情况下在选择天线的安装位置时遵守以下原则：

保证船在任何方向行驶过程中天线有大的可视角度如图11所示

图11：天线安装位置参考图

天线安装要求距离其他信号传输天线（HF天线、VHF天线、雷达等）尽可能远，以免造成相互干扰。

天线固定位置要求尽可能的牢固，如有必要需要进行加固，以免由于船体晃动造成损坏。

5.2.2天线安装注意事项

确认好天线安装位置后，需要对线缆的走线进行规划。进一步确认立柱以及过线弯管的焊接位置。天线安装必须保证出线口正对船尾，天线以及立柱均有船尾方向标示。

A、立柱焊接。焊接应专业人员操作，焊接时注意焊接位置甲板的厚度，务必做好相应的防火和灭火工作，如果位置过高，安装人员应该佩戴安全帽、和安全绳。焊接立柱时一定要注意立柱上的船尾标注，船尾标注在焊接完成后一定要保证它是正对船尾的！如船舶靠港期间无法进行烧焊操作，可采用对敲螺丝将天线支架与罗经甲板进行固定处理。待船舶进厂修理时再进行烧焊加固。

B、根据选择的天线位置和线缆走线的规划，确定天线外部线缆的进船接口，尽量使得天线线缆接口到机柜线缆接口的距离最短；

C、安装人员接应并固定天线到安装立柱上。并注意天线上的船尾标注与立柱的船尾标识保持一致。安装完成后，立柱以及天线安装完成后标识如图12所示；

D、安装完成后要对天线的线缆接口进行防水处理，在线缆安装完毕以后，紧固过线孔并使用专用的防水胶泥密封天线的接线口和天线线缆的进船口。

图12立柱及防水弯管焊接图

图13 天线安装标示图

六、预设备清单