Общие сведения об ИНМАРСАТ
ИНМАРСАТ (INMARSAT - International Maritime Satellite Organization) - это между-народная организация, которая предоставляет на коммерческой основе свои технические средства для связи с подвижными объектами в море, на земле и в воздухе. ИНМАРСАТ была создана в 1979 году на средства ряда стран и настоящее время число стран-участников этой организации составляет более 80-ти.
ИНМАРСАТ использует для связи геостационарные спутники, которые выступают в роли активных ретрансляторов радиосигналов между терминалами на подвижных объектах и фиксированными земными станциями ИНМАРСАТ, которые соединены с международными и национальными телефонными, телексными и другими наземными сетями связи.
ИНМАРСАТ предлагает услуги связи для целого семейства спутниковых систем связи, которые называют ИНМАРСАТ-А, ИНМАРСАТ-В, ИНМАРСАТ-С и другие, характеризующиеся различными возможностями и эксплуатационными параметрами. Терминалы этих систем (или стандартов) имеют малые габариты и потому могут быть легко размещены на различного рода подвижных объектах.
ИНМАРСАТ является неотъемлемой частью ГМССБ. Зона ее обслуживания определяет морской район АЗ. В ГМССБ технические средства ИНМАРСАТ активно используются для различных видов связи (телефония, телекс, передача данных) с приоритетами бедствия и обычным для коммерческой, связи. Через ИНМАРСАТ также обеспечиваются соединения с различными специальными службами (медицинская консультация и помощь, техническая морская помощь ИНТЕРНЕТ и др.) через двузначные коды специального доступа. Через спутники ИНМАРСАТ осуществляется передача информации безопасности мореплавания в направлении берег-судно посредством так называемого расширенного группового вызова (РГВ).
Система ИНМАРСАТ используется также для передачи данных для корректировки электронных карт, в системах мониторинга судов и как средство для дальней связи в автоматической идентификационной системе (АИС).
Техническая организация и принцип действия ИНМАРСАТ
В состав системы ИНМАРСАТ входят следующие части:
- космический сегмент, включающий действующие и запасные геостационарные спутники с ретрансляторами;
- береговой сегмент - береговые земные станции (БЗС);
- парк терминалов на подвижных объектах - судовые земные станции (СЗС);
Космический сегмент включает в себя спутники, запущенные на геостационарную орбиту, высота которой составляет около 35700 км над экватором. Спутники располагаются в определенных точках над Атлантическим, Индийским и Тихим океанами и обеспечивают почти глобальный охват поверхности Земли (за исключением околополярных шапок - выше 70°N и ниже 70°S). В настоящее время функционируют четыре спутника, зоны радиовидимости (см. рис. 4.1) которых соответствуют четырем океанским районам:
- Атлантический океан/запад,
- Атлантический океан/восток,
- Индийский океан,
- Тихий океан.
Каждый спутник имеет свою определённую зону покрытия или зону охвата, в которую входит водная поверхность и суша, и внутри этой зоны антенна подвижной или фиксированной станции спутниковой связи может напрямую "видеть" спутник.
Спутники запускаются ракетой-носителем на геостационарную орбиту над экватором, на которой скорость вращения спутника совпадает со скоростью вращения Земли, и таким образом спутник кажется неподвижным со стороны земного наблюдателя. Солнечные батареи спутника обеспечивают его электроэнергией.
В настоящее время системой Инмарсат эксплуатируются спутники 2-го, 3-го и 4-го поколений. Спутники 4го поколения начали запускаться с 2004 года. Они позволяют реализовать усовершенствованные системы связи для передачи данных со скоростью до 432 Кбит/с. Усовершенствованная технология позволит снизить тарифы до 75% от существующих в стандарте Инмарсат-М4. Новая услуга называется BGAN - Broadband Global Area Network (широкополосная глобальная сеть).
Имеются также запасные спутники, обеспечивающие связь в случае выхода из строя основного спутника Наземный сегмент включает в себя глобальную сеть береговых земных станций (БЗС) (Coast (Land) Earth Station, CES, LES), координирующих станций сети (KCC) (Network Coordination Station, NCS) и центра эксплуатации сети в Лондоне.
БЗС обеспечивают линию связи между спутником и наземными сетями связи и одновременно могут предоставлять несколько каналов для связи с СЗС Связь БЗС со спутником осуществляется через большую параболическую антенну с узкой диаграммой направленности Земные станции связаны с береговыми коммуникационными сетями международная сеть телекс (telex), коммутируемые телефонные сети общего пользования (PSTN), сеть цифровых телефонных станций (ISDN), сеть передачи данных с пакетной коммутацией (PSDN), Internet (E-mail) и другие. Через БЗС осуществляется связь со спасательно-координационным центром, а также со специальными службами с помощью двузначных кодов (медицинская консультация, морская техническая помощь, информационные услуги и др) БЗС обеспечивают учет времени занятия каналов и оформление счетов на оплату услуг связи.
В каждом океанском районе развернута координирующая станция сети, которая выполняет ряд дополнительных функций, к которым относятся:
- слежение за занятостью каналов и оперативное их распределение по запросам абонентов;
- учет всех терминалов, находящихся на связи в любой момент времени;
- дублирующий прием вызовов бедствия.
Кроме того, через координирующую станцию осуществляется передача сообщений РГВ.
КСС связана со всеми БЗС своего океанского района, с КСС других океанских районов и с центром эксплуатации сети ИНМАРСАТ в Лондоне.
Береговые земные станции обеспечивают связь между спутниками и наземными сетями связи, используя диапазон 6425-6443 МГц для передачи сигналов на спутник и диапазон 3600-3623 МГц для приема сигналов от спутника Перечень береговых станций ИНМАРСАТ приведен в приложении.
Каждая БЗС имеет цифровой идентификатор. Для работы через ту или иную береговую станцию, как правило, достаточно знать ее название и выбрать станцию из меню списка в программном обеспечении судовых станций ИНМАРСАТ.
Судовые земные станции (Ship Earth Station - SES) - это терминалы связи, установленные на борту судна и предназначенный для связи с береговыми абонентами через спутник и БЗС. Для работы в ГМССБ одобрены следующие стандарты спутниковых станций: ИНМАРСАТ-А, В, С. Станции других стандартов могут устанавливаться дополнительно для расширения возможностей коммерческой связи.
Стандарты терминалов ИНМАРСАТ
В настоящее время в Инмарсат используются следующие стандарту судовых терминалов.
Inmarsat-A. Первый стандарт, введенный в эксплуатацию в 1982 году. Предоставляет услуги телефонии, факсимильной и телексной связи, а также передачи данных в аналоговом режиме. Эксплуатация данного стандарта будет прекращена в ближайшие годы.
Inmarsat-B. Введен в эксплуатацию в 1993 году. Данный стандарт является цифровым аналогом стандарта Инмарсат-А. Обеспечивает весь спектр услуг стандарта Инмарсат-А, но по более низким тарифам в связи с более рациональным использованием частотного ресурса. Имеет меньшие габариты и вес. Рассчитан на замещение станций стандарта А. Станции ИНМАРСАТ A/В обеспечивают прямую связь с абонентом (режим On-line).
Для оператора управление станцией ИНМАРСАТ-В не имеет сколь либо существенный отличий в сравнении со станцией стандарта А. И поскольку оба этих стандарта обеспечивают одинаковые виды связи, то их часто объединяют под общим названием ИНМАРСАТ-А/В.
Inmarsat-C. Эта система была введена в эксплуатацию в 1991 году как дополнение к системе ИНМАРСАТ-А и стала обеспечивать более дешевую глобальную связь с помощью небольших по размеру СЗС, которые могут быть установлены практически на любых по размеру судах, яхтах, траулерах.
ИНМАРСАТ-С не обеспечивает режима телефонии, но поддерживает обмен текстовыми сообщениями и данными между СЗС и БЗС по принципу накопления, хранения информации на берегу и последующей ее передачей з порядке очереди в соответствии с указанным приоритетом (такой способ обмена называется Store and Forward).
Передаваемое сообщение готовится на СЗС и в пакетной форме передаётся на выбранную БЗС, где пакеты проверяются на наличие ошибок, хранятся и собираются в одно сообщение, которое затем по береговым каналам связи передаётся на адрес конечного абонента.
Отличительной особенностью судовых станций стандарта С является малогабаритная всенаправленная антенна, которая также позволяет работать в системе GPS. СЗС ИНМАРСАТ-С, как правило, имеют встроенный приемник РГВ для приема сообщений службы безопасности мореплавания (SafetyNET) и коммерческой службы флота (FleetNET).
ИНМАРСАТ-С позволяет получать/передавать электронную почту (e-mail) через Интернет. Имеет встроенный приемник GPS.
Inmarsat-M (мини-М). Система связи ИНМАРСАТ-М находится в эксплуатации с декабря 1992 года и беспечивает глобальную связь с помощью сравнительно недорогих и небольших по размеру терминалов. В ИНМАРСАТ-М используются цифровые методы передачи информации и направленная антенна. СЗС стандарта М меньше по размерам и легче, чем СЗС других стандартов, что делает возможным их установку на небольших по размеру судах.
Станции стандарта М работает в режимах телефонии, факса, передачи данных.
Отсутствие возможности передачи телексных сообщений является одним из серьезных недостатков этого стандарта, что сдерживает применение станций ИНМАРСАТ-М на судах в качестве обязательного для ГМССБ оборудования.
Терминалы мини-М имеют еще меньшие размеры антенны и поэтому обеспечивают худшее качество телефонии и меньшую скорость передачи данных (факса) в сравнении с ИНМАРСАТ-М. К тому же система мини-М использует так называемую технологию работы в "точечных лучах", что ограничивает регионы, в которых возможна связь с помощью станций мини-М. Это ограничение особенно касается южного полушария, где связь через мини-М станции невозможна.
Инмарсат Fleet является морским вариантом стандарта Инмарсат-М4 и обеспечивает те же самые сервисы. Терминалы стандарта Fleet существуют 3 типов: Fleet 77, Fleet 55 и Fleet 33, что позволяет обеспечить потребности в связи судов разных классов с учетом районов их плавания. Цифры в названии системы приблизительно соответствуют диаметру антенны (без учета радиопрозрачного покрытия): Fleet 77 - 77 см, Fleet 55 -50 см, Fleet 33 - 30 см. При проектировании станций семейства Fleet была заложена возможность их работы с новыми спутниками четвертого поколения, в том числе процедуры выбора зональных лучей при настройке с использованием местонахождения станции, определяемого с помощью встроенного приемника сигналов GPS. Терминалы семейства Fleet помимо стандартных услуг передачи данных, голоса и факса с низкой скоростью также могут быть применены для использования разнообразных услуг Интернет.
Судовые терминалы Fleet-77, имеют возможность двусторонней телефонной связи с береговым СКЦ по приоритетному каналу. Поэтому они, как исключение, отвечают требованиям ГМССБ.
Inmarsat-D/D+. Обеспечивает низкоскоростную передачу данных при помощи терминалов, размером с CD-плейер. Оборудованный приемником GPS, терминал D+ является идеальным средством управления транспортными перевозками, передачи коротких сообщений водителю и дистанционного управления и автономного снятия информации.
Inmarsat-BGAN (Broadband Global Area Network) - это спутниковая система беспроводной пакетной передачи данных, основанная на протоколе IP (Internet Protocol), предлагающая мобильный высокоскоростной доступ к сети Интернет и к корпоративным сетям через компактный и легкий переносной спутниковый Интернет-модем (пользовательский терминал). В основе Inmarsat-BGAN лежит технология пакетной передачи данных по протоколу IP, поэтому пользователи оплачивают лишь объем посланных и полученных данных, а не время занятия линии. Это позволяет постоянно находиться на линии в режиме подключения - быть всегда на связи.
Основные характеристики различных стандартов Инмарсат сведены в табл.4.1.
Кроме указанных в таблице существуют стандарты АЭРО-С, L, I, Н для установки на воздушные суда гражданской авиации.
Аварийный радиобуй ИНМАРСАТ-Е в настоящее время снят с эксплуатации. АРБ этого типа должны быть заменены на АРБ типа Коспас-Сарсат.
Идентификаторы в ИНМАРСАТ
Идентификаторы спутников (океанских районов)
Каждый спутник (или океанский район) имеет три идентификатора (кода) для телексной и телефонной связи, а также передачи данных. Эти идентификаторы приведены ниже в таблице.
Идентификаторы БЗС
Идентификаторы (или номера) береговых земных станций представляют собой двузначные или трехзначные числа, причем в системах ИНМАРСАТ-В, -С, -М используется десятичная система счисления, а в системе ИНМАРСАТ-А - восьмеричная. Списки идентификаторов систем семейства ИНМАРСАТ приведены в приложении.
Идентификаторы судовых станций
Идентификаторы (номера) судовых станций в системе ИНМАРСАТ-А состоят из семи цифр и построены по формату:
Т MID X YY, где
- Т - указатель системы (1 - для ИНМАРСАТ-А)
- MID - трехзначный код страны
- X - цифра от 1 до 7
- YY - двузначное число от 01 до 77
- Формат идентификатора морского терминала ИНМАРСАТ-С:
TMID XXX YY, где
- Т - указатель системы (4 - для ИНМАРСАТ-С)
- MID - трехзначный код страны
- XXX - число от 000 до 999, означающее номер судна
- YY - двузначное число от 10 до 99, означающее номер терминала на судне
- Формат идентификатора морского терминала ИНМАРСАТ-В и ИНМАРСАТ-М:
TNNNNNN XX, где
- Т - указатель системы (3 - для ИНМАРСАТ-В и 6 - для ИНМАРСАТ-М) .
- NNNNNN - код судна, присваиваемый национальной администрацией XX - число от 10 до 99, означающее номер терминала на судне
- Для идентификации аварийных радиобуев ИНМАРСАТ-Е используют идентификатор основной судовой системы - номер ЦИВ (MMSI).
- Номера судовых спутниковых станций указываются в списке судовых станций (List of Ship Stations), колонка 11.
Специальные двузначные коды
В ИНМАРСАТ доступ к специальным службам осуществляется по двузначным кодам (special access codes), стандартно закрепленным за каждой службой. Список таких кодов приведен в таблице ниже:
Расширенный групповой вызов
Расширенный групповой вызов (РГВ) (Enhanced Group Call, EGC) - это служба, позволяющая передавать телексные сообщения в направлении берег-судно, адресованные всем судам в НАВАРЕА/МЕТАРЕА, географическом районе, ограниченном прямоугольником или окружностью, группе судов или отдельному судну. РГВ работает в системе ИНМАРСАТ-С и обеспечивает передачу следующих типов сообщений:
- информации по безопасности мореплавания службы SafetyNET,
- коммерческих сообщений службы FleetNET,
- сообщений по работе ИНМАРСАТ (System Messages).
Сообщения службы SafetyNET являются обязательными для приема всеми судами с помощью приемника РГВ. Эти сообщения жизненно необходимы для безопасного плавания судна и включают в себя навигационные и метеорологические предупреждения, а также информацию по поиску и спасанию.
Если на судне установлена спутниковая станция ИНМАРСАТ-С, то она, как правило, имеет встроенный приемник РГВ. Сообщения службы SafetyNET передаются координирующей береговой станцией по расписанию и вне расписания для срочных сообщений.
Для приема сообщений РГВ следует зарегистрировать судовую спутниковую станцию (выполнить операцию Login) в нужном океанском районе. Тогда сообщения РГВ будут автоматически приниматься для своего района НАВАРЕА/МЕТАРЕА. Сообщения, относящиеся к другим НАВАРЕА/МЕТАРЕА, приемник РГВ режектирует. Текущий район опознается автоматически по введенным координатам судна. Разбивка Мирового океана на районы НАВАРЕА/МЕТАРЕА фиксирована и запрограммирована в приемнике РГВ. Поэтому текущий район НАВАРЕА/МЕТАРЕА вводить в приемник не требуется.
Если же координаты судна по каким-либо причинам не обновлялись в течение 12 часов и приняли статус недействительных (Invalid), то приемник РГВ перестает селектировать приходящие сообщения. В этом случае все сообщения, передаваемые на все районы НАВАРЕА/МЕТАРЕА в зоне действия данного спутника, будут приниматься приемником РГВ. Ненужные сообщения, не относящиеся к текущему району НАВАРЕА/МЕТАРЕА мешают нормальной работе станции, могут быстро переполнить магнитную дискету накопителя.
Коммерческие сообщения службы FleetNET не являются обязательными. Для их приема требуется программирование станции специальным кодом (EGC Network Identity, ENID). Сообщения службы FleetNET передаются судоходными компаниями для решения коммерческих вопросов и для управления судами.
Контрольные вопросы
- 1. Каков принцип действия системы ИНМАРСАТ?
- 2. Какие типы береговых земных станций участвуют в ИНМАРСАТ? Как они называются по-английски?
- 3. Какие функции выполняет координирующая станция в ИНМАРСАТ.
- 4. Дайте характеристику стандартов спутниковых станций ИНМАРСАТ, которые удовлетворяют требованиям ГМССБ.
- 5. Охарактеризуйте режим Store and Forward.
- 6. Какое принципиальное отличие антенн судовых спутниковых станций ИНМАРСАТ-С и ИНМАРСАТ-А/В?
- 7. Какой частотный диапазон используется в ИНМАРСАТ на радиолинии судно-спутник?
- 8. Назовите (пользуясь справочными данными) телексные и телефонные коды океанских районов.
- 9. Как образуются идентификаторы судовых станций ИНМАРСАТ различных стандартов?
- 10. Для каких целей используются специальные двузначные коды? По какому коду можно запросить медицинскую консультацию, информацию о тарифах?
- 11. Опишите назначение и возможности расширенного группового вызова.
- 12. Расшифруйте и дайте перевод и понятие следующим аббревиатурам: AOR-E, IOR, SES, NCS, CES, RCC, EGC, GPS.
- 13. Каково назначение сети SafetyNET?
Литература
Глобальная морская система связи для безопасности мореплавания ГМССБ (GMDSS) - А.В. Шишкин, В.И. Купровский, В.М. Кошевой [2007]
