+ 趙玉民

（中國交通通信信息中心）

近年來，衛(wèi)星通信成為世界通信產(chǎn)業(yè)內(nèi)的熱點(diǎn)之一，得到了快速有效的發(fā)展。作為衛(wèi)星通信的一個(gè)分支，短數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信也得到了越來越廣泛的關(guān)注，逐漸成為衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)內(nèi)不可或缺的一部分。

在我國巨大的潛在短數(shù)據(jù)通信市場中，相當(dāng)部分是處在邊遠(yuǎn)地區(qū)或者海上，這些地方傳統(tǒng)的地面無線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到，例如石油天然氣行業(yè)、近海漁船、浮標(biāo)、露天礦場、水文水質(zhì)監(jiān)測等。在這些地方，利用衛(wèi)星進(jìn)行短數(shù)據(jù)通信是唯一的通信手段。短數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信另外一個(gè)大的應(yīng)用行業(yè)是交通運(yùn)輸行業(yè)，包括公路、鐵路、水路以及管道運(yùn)輸如石油天然氣等，這些行業(yè)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是地理跨度大、涉及人煙稀少地區(qū)，路徑上無傳統(tǒng)地面無線通信方式覆蓋或覆蓋不完全。在這些行業(yè)都需要以衛(wèi)星通信為載體的短數(shù)據(jù)通信。

一、IsatData Pro系統(tǒng)

1.IsatData Pro簡介

IsatData Pro業(yè)務(wù)是北京船舶通信導(dǎo)航公司推出的全新的衛(wèi)星低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，這種業(yè)務(wù)主要面向M2M（Machine to Machine，機(jī)器到機(jī)器）信息通信市場，用途主要為跟蹤、監(jiān)控以及發(fā)送消息等。

IsatData Pro業(yè)務(wù)致力于M2M應(yīng)用的衛(wèi)星通信設(shè)備制造與通信服務(wù)。通過利用海事衛(wèi)星（Inmarsat）第四代星的衛(wèi)星通信基礎(chǔ)設(shè)施，IsatData Pro終端可以在全球任意地方提供固定或移動(dòng)設(shè)施的跟蹤與監(jiān)控功能。

IsatData Pro業(yè)務(wù)是目前短數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信市場的一次重大升級。IsatData Pro終端可以雙向數(shù)據(jù)通信，支持單次最大10000字節(jié)的下載和6400字節(jié)的上傳，且信息傳輸準(zhǔn)實(shí)時(shí)，極大地滿足了短數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信市場對高數(shù)據(jù)速率的要求。與之相對的，目前市場中的其他全球M2M服務(wù)一般只能提供270～340字節(jié)。

2.IsatData Pro系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

IsatData Pro系統(tǒng)有四個(gè)主要組成部分：空間部分（3顆Inmarsat第四代衛(wèi)星）、地面部分（包括地面站、信息處理中心、運(yùn)營維護(hù)網(wǎng)關(guān)、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等）、用戶部分（包括開發(fā)的應(yīng)用服務(wù)器和顯示設(shè)備）和最終用戶終端（分為海用和陸用兩種）。整個(gè)系統(tǒng)的星上頻率在L波段，這個(gè)波段的好處是氣象對衛(wèi)星信號的影響幾乎可以忽略不計(jì)，即使在惡劣天氣情況下仍可以保證通信正常。

（1）空間段

IsatData Pro業(yè)務(wù)使用Inmarsat的第四代衛(wèi)星提供服務(wù)，Inmarsat第四代星采用3顆地球靜止衛(wèi)星覆蓋全球北緯78度至南緯78度的區(qū)域。衛(wèi)星與IsatData Pro用戶終端、地面站之間使用L波段通信，該頻段最大的優(yōu)勢在于具有很強(qiáng)的抗雨雪衰減能力。衛(wèi)星覆蓋圖如圖2所示。

（2）地面段

地面段包括三個(gè)分布于全球的地面站（分別對應(yīng)三顆衛(wèi)星）和一個(gè)負(fù)責(zé)全網(wǎng)運(yùn)營和維護(hù)的數(shù)據(jù)中心。

地面站負(fù)責(zé)衛(wèi)星信號的接收和發(fā)送。相當(dāng)于衛(wèi)星信號的關(guān)口，三個(gè)分布于全球的地面站分別對應(yīng)三個(gè)衛(wèi)星，三個(gè)地面站之間互聯(lián)互通，這樣，不論用戶終端注冊在哪個(gè)衛(wèi)星上都可以和地面數(shù)據(jù)中心建立連接。

數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)全網(wǎng)用戶終端和衛(wèi)星狀態(tài)的監(jiān)控，同時(shí)也負(fù)責(zé)計(jì)費(fèi)結(jié)算和客戶服務(wù)等職能。數(shù)據(jù)中心通過遙測監(jiān)控、系統(tǒng)指令和任務(wù)系統(tǒng)分析，負(fù)責(zé)對衛(wèi)星上空間段資源進(jìn)行管理，保證衛(wèi)星系統(tǒng)的正常運(yùn)作。同時(shí)，它還監(jiān)測所有在網(wǎng)用戶終端的工作狀態(tài)，根據(jù)用戶終端的ID號碼辨識每一個(gè)用戶終端，向用戶終端發(fā)送控制指令和數(shù)據(jù)，也負(fù)責(zé)處理每一個(gè)用戶終端返回的數(shù)據(jù)。

（3）用戶段

每一個(gè)用戶都有一個(gè)不同的用戶需求，比如油氣管道氣壓監(jiān)測或者車輛位置跟蹤等。IsatData Pro終端可以為各種各樣的應(yīng)用提供短數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信鏈路，用戶（一般由解決方案提供商代為實(shí)施）需要自行根據(jù)本行業(yè)內(nèi)的實(shí)際情況開發(fā)專屬應(yīng)用。一個(gè)完整的用戶專屬應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)該包含應(yīng)用服務(wù)器和多臺(tái)連接至此服務(wù)器的監(jiān)測用計(jì)算機(jī)。用戶應(yīng)用服務(wù)器通過internet從IsatData Pro數(shù)據(jù)中心讀取用戶終端回傳的數(shù)據(jù)信息，或者將命令、需要傳遞到用戶終端的信息傳送至IsatData Pro數(shù)據(jù)中心，再由地面站發(fā)送至用戶終端。用戶監(jiān)測用計(jì)算機(jī)則用來顯示和監(jiān)測這些數(shù)據(jù)并可以向用戶終端發(fā)出命令。

IsatData Pro用戶終端分為海用型（圖3左上）和陸用型（圖3右上）兩種型號。還有一種衛(wèi)星與GSM雙模的用戶終端（圖3下），主要應(yīng)用于陸地有GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方，這樣在有GSM網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候自動(dòng)使用GSM網(wǎng)絡(luò)，在GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的地方才使用衛(wèi)星通信，這樣可以節(jié)省衛(wèi)星通信空間段費(fèi)用。

（3） IsatData Pro系統(tǒng)特點(diǎn)

與其他的短數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信方式相比，IsatData Pro業(yè)務(wù)具備如下特點(diǎn)：

①提供高效的數(shù)據(jù)收發(fā)服務(wù)，最大時(shí)延不超過15秒，準(zhǔn)實(shí)時(shí)；

②全球覆蓋，業(yè)務(wù)不受天氣和海況影響，為用戶提供最穩(wěn)健的通信連接，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的可用性超過99.9%；

③支持用戶終端分組，可以對多個(gè)用戶終端廣播和組播，一次廣播或組播多個(gè)用戶終端計(jì)費(fèi)按一條數(shù)據(jù)處理，費(fèi)用經(jīng)濟(jì)；

用戶終端體積小巧，安裝方便。

二、IsatData Pro業(yè)務(wù)行業(yè)應(yīng)用

IsatData Pro優(yōu)異的性能使它可以應(yīng)用于多種行業(yè)內(nèi)，例如交通運(yùn)輸、遠(yuǎn)洋漁業(yè)、油氣管道監(jiān)控等，

1.IsatData Pro在車輛/重型機(jī)械監(jiān)控中的應(yīng)用

在運(yùn)送貴重物品或危險(xiǎn)品的長途運(yùn)輸中，保持和司機(jī)隨時(shí)隨地的溝通、了解車輛周邊環(huán)境信息是非常有必要的。當(dāng)貨物裝上車輛后，使用IsatData Pro終端的GPS定位功能定位車輛位置信息，可以以一定的時(shí)間間隔連續(xù)報(bào)位，并由IsatData Pro終端傳輸?shù)娇刂浦行?，同時(shí)還可以把車輛的車速、油量、剎車等信息傳回控制中心，這樣控制中心就可以隨時(shí)掌握車輛的運(yùn)行狀態(tài)。另外，控制中心還可以把車輛的位置信息放到internet上，貨主可以隨時(shí)登錄internet查看自己的貨物所在地。

具體應(yīng)用有：

①在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間追蹤目標(biāo)汽車、火車、拖車、 重 型機(jī)械、集裝箱的地理位置；

②監(jiān)控集裝箱門開啟情況以防盜，保證貨物從起運(yùn)地到目的地的安全運(yùn)輸；

③遠(yuǎn)程監(jiān)測并控制冷藏車的冰柜溫度；

④遠(yuǎn)程監(jiān)測車輛的電力、胎壓和油量以防盜；

⑤向司機(jī)發(fā)送指令信息；

⑥采集車輛位置生成路徑報(bào)告，減少油料使用，改善到達(dá)時(shí)間估算；

⑦監(jiān)控車輛速度、加速度、引擎開動(dòng)/停止，通告超速、緊急剎車等類似事件；

⑧傳輸電子文檔，例如工作表格、完工報(bào)告和賬單簽名；

⑨收集并傳輸日志以滿足政府規(guī)章制度；

⑩傳輸人員認(rèn)證信息以驗(yàn)證使用權(quán)。

2.IsatData Pro在油氣管道監(jiān)控中的應(yīng)用

在大型油田中，生產(chǎn)部門關(guān)心油氣井的運(yùn)行情況，輸送部門則關(guān)心管道工作狀態(tài)，儲(chǔ)運(yùn)部門希望了解油氣罐的空滿情況。但是，由于油氣井位置分散，油氣管道線路過長，油氣儲(chǔ)存的危險(xiǎn)性都給現(xiàn)場勘測帶來極大的不便。這就可以采用IsatData Pro系統(tǒng)，在油氣井、管道和油氣罐上安裝傳感器和用戶終端，將傳感器采集到的諸如管道壓力、油罐壓力等參數(shù)通過IsatData Pro系統(tǒng)傳輸?shù)娇刂浦行?，使控制中心可以隨時(shí)了解其所需要的信息。方便有效的提高了工作效率。

具體應(yīng)用：

①從油氣壓縮機(jī)和泵傳感器采集數(shù)據(jù)并生成設(shè)備工作狀態(tài)報(bào)告；

②跟蹤設(shè)備使用時(shí)間，制定設(shè)備預(yù)先維護(hù)計(jì)劃，最小減少宕機(jī)時(shí)間；

③通過遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場閥門對警報(bào)作出響應(yīng)；

④遠(yuǎn)程測試類似校準(zhǔn)器之類的系統(tǒng)以保證設(shè)備工作狀態(tài)正常；

⑤追蹤油氣運(yùn)輸車輛以生成工作流程報(bào)告，減少油料使用，發(fā)現(xiàn)未被授權(quán)的使用；

⑥遠(yuǎn)程調(diào)取終端單元的狀態(tài)并接受狀態(tài)信息；⑦向遠(yuǎn)端工作的人員發(fā)送消息；

⑧監(jiān)測駕駛模式以達(dá)到預(yù)防事故和風(fēng)險(xiǎn)控制的目的；

⑨周期性檢查人員活動(dòng)情況，以達(dá)到保障人員安全的目的，緊急遇險(xiǎn)報(bào)警；

⑩傳輸電子文檔，例如工作指令、完工通知和原料請求；

[11]在派遣現(xiàn)場工程師之前收集設(shè)備工作狀態(tài)、收集歷史記錄和診斷信息

[12]收集并傳輸高頻率、重要數(shù)據(jù)信息，例如流量，油氣壓和其他流動(dòng)車輛數(shù)據(jù)

3.IsatData Pro在海上船舶通信中的應(yīng)用

在世界范圍內(nèi)，海上船舶通信的主要需求為發(fā)送電子郵件、文本信息、交換電子表格和文件。

具體應(yīng)用有：

①適用于LRIT(Long Range Identification and Tracking)規(guī)則，可以在一天內(nèi)至少四次報(bào)告船位;

②適用于SSAS(Ship Security Alert System)規(guī)則，報(bào)告潛在威脅;

③追蹤魚群探測器的位置，最大優(yōu)化捕魚操作并減少油料消耗;

④使用VMS(Vessel Monitoring System)追蹤商業(yè)漁船，計(jì)劃性的保護(hù)和管理魚存貨量;

⑤周期性檢查人員活動(dòng)情況和緊急狀態(tài)呼叫按鈕，增強(qiáng)人員安全性;

⑥從環(huán)境監(jiān)測浮標(biāo)監(jiān)測漏油、氣象和洋流信息;

⑦連接至岸上公司的IT系統(tǒng)并交換電子文檔，例如表格、email、文件等;

⑧發(fā)送船舶狀態(tài)信息以保證船舶在最優(yōu)化下運(yùn)轉(zhuǎn);

⑨收到氣象信息以導(dǎo)航并減少油料消耗;

⑩收集并發(fā)送日志文件以滿足政府要求.。

IsatData Pro業(yè)務(wù)將會(huì)很好的支持快速成長中的短數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信市場，并將在安全、基于地理位置服務(wù)等方面有廣泛的應(yīng)用。相信在未來的一段時(shí)間內(nèi)，IsatData Pro將在公路鐵路海運(yùn)商業(yè)運(yùn)輸中的位置監(jiān)控和信息傳遞、油氣管道設(shè)備的監(jiān)測信息傳輸、固定資產(chǎn)的監(jiān)管、商業(yè)漁船作業(yè)信息通報(bào)、電網(wǎng)監(jiān)測等方面發(fā)揮重要作用。