基于vsat的海船通信系统模拟研究

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1、基于VSAT的海船通信系统模拟研究第1章概述1.1研究背景海洋是人类二十一世纪重要的战略资源基地，是世界和平发展和资源持续开发利用的净土。党的十八大报告提出了发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国的海洋发展目标。我国拥有一万八千公里的海岸线，与全球数千个国家与港口开展着商业贸易与各种交流活动。水路运输是我国南北贸易、东西贯通以及对外交流、开放与贸易的纽带，水路运输是现代丝绸之路。然而，船舶航行于大海之上就如一叶扁舟，恶劣的气象、瞬息万变的海况、神出鬼没的海盗以及饮食、疾传送马航搜救信息，为MH370失联飞机搜救船开通互联网、、传真业务等提供了信息通道保

2、障但MH370失联飞机海上搜救依然困难重重。一个多月后的4月16日，载有476人的韩国客轮岁月号沉没，造成205人死亡，97人失踪的惨剧，而在应急过程中，船员先逃生，而没有及时通知乘客的事情让全球人民痛心疾首，这也再一次激发人们能否不通过船舶驾驶台而直接向乘客发送应急信号的反思。海上通信手段与陆地相比的严重落后进一步激发了人们加强海上通信系统与方法的研究。..1.2研究的意义海上通信系统是海陆交流的基础保障。在海陆基础通信手段与设施还需进一步健全与完善的现状下，通过VSAT卫星通信网建立海上通信平台，结合海上甚高频(VHF)通信和全球海上遇险安全通信系统(GMDSS)等设备，将海

3、上通信系统进行充分利用和有效结合，形成覆盖范围大、设施优势互补、功能安全可靠、通信价格低廉的海上通信系统将是保障海上人命安全、财产安全和保护海洋环境的重要举措，是增强海员职业幸福感、提升海员职业价值和增加海运社会效益的重要手段。目前，海洋科考船、钻井平台、海事巡逻船以及部分商船都装设了船载VSAT通信系统，但船上人员对VSAT的应用普遍缺乏足够的认知，而各类船员培训院校受限于目前GMDSS培训要求，普遍未能提供相应VSAT培训与研究，使得VSAT在海上移动通信应用中普遍存在船舶局域网构建及系统功能利用不充分等问题。为了更好地开发、设计与运用VSAT通信系统，本文通过阐述VSAT通

4、信原理，科学分析船载VSAT通信链路，系统分析船载VSAT功能开发与运用，模拟测试VSAT船载系统的安装与调试，并对船载VSAT系统进行展望，期待VSAT系统能够在海船上得到普及。.第2章基于VSAT的卫星通信系统技术原理分析2.1VSAT卫星通信系统VSAT系统具有双向和单向两种传输方式，中心站控制数个VSAT小站并传输数据、话音以及传真的系统是双向VSAT系统，由中心站传输图像、数据等信号到多个VSAT小站，这些小站不具备发送功能的系统是单向VSAT系统。室外单元与室内单元组成了VSAT系统，室外单元包括小口径天线、射频转换、变频器、固态功率放大器和低噪声放大器室内单元包括调

5、制解调器、编译码器以及所需承载用户业务的接口。早期VSAT网多以C波段为主，现在多以Ku波段为主[9]。主站控制与备份记录着网络与小站的各类数据和信息。中心站包括天线、噪声放大器、功率放大器和变频器、各类接口设备等。在数据VSAT网中，中心站与主机共同作为业务中心，内部包括对监测、管理、控制、维护全网的控制中心。话音VSAT网控制中心与业务中心不一定在同一个站，控制中心所在站称为中心站小站包括小口径天线、内外单元。在同频与同转发器下，话音VSAT网小站天线远大于数据VSAT小站[8]。VSAT包括星状、网状和混合三种。星状VSAT网多用于广播、收集等点对多点通信环境，如分支机构多

6、的单位或国际性单位专用数据网，如图2;网状VSAT网多用于点对点实时通信环境，如单位内VSAT专用网；混合VSAT网适合于点对点或点对多点之间进行综合业务传输的应用环境[13]。2.2VSAT卫星通信网络VSAT网分为业务与控制两个子网，业务子网负责交换与传输数据或话音业务，控制子网控制业务子网。VSAT接口设备控制与管理网络运行，用户的带宽设备连接VSAT网络信号至用户的地面设备?。VSAT卫星通信网多以多址方式建立通信链路，多址一般是指空分多址、码分多址、频分多址和时分多址四种方式频分多址(FDMA)是把信道频带分成数个互不相交子频带，每个子频带对应单用户专用（称为地址），能

7、够使各站发出的载波在转发器内所占频带互不重叠，各载波包络恒定，转发器不必与网同步，缺点是不能充分利用卫星功率与频带；时分多址（TDMA)是把时间分成互不干涉的时段，再将时段分成互不干涉的时隙与用户对应，特点是所发时间不叠交，工作于单载波，缺点是需要精确网同步，低业务量用户也需相同的有效全向辖射功率[16]。码分多址（CDMA)是需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去，优点是抗干扰能力强，不