空中电话——Skyphone

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普通机载电话属于移动式无线电通信设备。由于受到航速、航线等机上苛刻条件的限制,它与地面所能保持的通话范围很有限,且大多只能供机上业务人员专用,乘客一般不得问津。为了改变这种电话通信不够理想的状况,国外航空电子界一直在研制新型机载电话设备并把发展目标转向利用环球通信卫星系统,其最终目的是要实现地空之间全球范围的电话通信业务。近几年来随着科学技术的进步,这一高难度的目标已趋于付诸实现。目前国外正着手于设计的此类新型电话系统已有好几个,其中命名为“空中电话”(Skyphone)的系统,已首家投入营运。本文拟就Skyphone系统作一简介。

Skyphone是由英国国际电信局、挪威电信局和新加坡电信局3家组团联营的一种新型空中国际电话业务。它既可服务于大型喷气式客运航班,也可用于私人专机。空中电话可双向传送,即从空中对地面或从地面对空中传送电话信号,其间由于利用环球海事通信卫星作信号中转,使人们从高速运行飞机上拨通全球电话的美好愿望得以实现。

Skyphone的主要技术特点

Skyphone是一个很复杂而庞大的全球联网系统,但其整体通信原理较为简单:机载无线电话设备发出的信号经由飞机所属区域上空国际海事通信卫星(运行在地球赤道上空与地面保持相对静止的轨道上)收转即发往星下该区域所设的空中电话专用卫星地面站;地面站再将收到的信号转接陆上有关电信局便可达到与国际电话网连通。因此可以说Skyphone是由几大系统,即机载无线电话设备、卫星系统、卫星地面站及陆上电话系统协同工作的全球性通信系统。

卫星系统 国际海事卫星组织在大西洋、太平洋和印度洋3大区域上空均设置有与地面位置保持相对静止的通信卫星,每一区域上空除保持两颗工作卫星(对星)之外还设有第3颗卫星以作备用。表1所列为3大区域9颗卫星的分布位置等情况。

图1
图1 🔍原图 (976×845)

卫星地面站 空中电话系统要实现空中信号与地面电话网的连通需利用各大区域所设的专用卫星地面站。表2所列为3个地面站的位置与分属情况。

图2
图2 🔍原图 (721×292)

在大西洋区域(AOR),空中电话业务由英国国际电信局管理,地面站设在古恩西里。英国电信局的整个空中电话陆上网络系统示意图见图1。古恩西里地面站的机房设备用于接收来自卫星通过超高频(SHF)线路转发下来的空中电话信号并加以信号分路处理,其中包括分离路由信号和收费信号。接往伦敦的线路通常采用数字信号传送,信号到达伦敦即由国际电话数字交换设备(IDSE)进行处理。空中交通管制专用信号直接由古恩西里的话音与数据处理设备加以处理。用于电信局与乘客间的营业线路既接通古恩西里地面站也与伦敦国际数字交换设备连通以维持常规业务。飞机乘客与话务员之间业务信道的话音解码率可达9.6千比特/秒。

图3
图3 🔍原图 (1073×712)

其它两大区域的空中电话地面系统结构大体上与上述情况相似。印度洋区域(IOR)由挪威电信局管理,地面站设在艾克;太平洋区域(POR)由新加坡电信局管理,地面站设在森托萨。这样,3大区域的空中电话业务通过卫星联网即可覆盖全球。

空中电话机载部分 空中电话机载部分包括机内无线电话通信设备及机外天线部分,所采用的产品目前多为英美厂商制造,其中以天线产品较为新颖而具有特色。为适应卫星通信及各种飞机机外安装的需要,天线产品设计形式多样、性能各具特点。图2所示仅为5种主要类型机外天线产品及其波束扫描覆盖示意图。图中,叶片型天线外形如叶片,其特点是波束窄、增益高(12dB),较适于安装在宽体型飞机(如波音747)上;尾翼天线属于特制叶片型天线,适于安装在飞机的垂直尾翼上,目前已为多种新型飞机采用;低阻力翼板天线为单元式结构(系由32个相同单元组成的方阵,纵向8单元、横向4单元,各单元长度均为3.5英寸)整体装入造形达到空气动力设计要求的罩体内,适于机身顶部安装;机动可控天线为带有座体安装部件的高增益单螺旋结构天线,天线及座体均装入造型达到空气动力设计要求的罩体内,其特点是波束覆盖面宽,方位角可达360°,仰角从+90°到-30°,由机上控制信号操纵;仿形侧装天线系仿照机身外壳形状设计的,能有效降低空气阻力,适于安装在机身两侧。

图4
图4 🔍原图 (420×875)

空中电话系统的问世为进入信息时代的飞机乘客带来了便利。目前这门新兴的电信业务正进入高速成长时期,前景颇为乐观。可以预料,围绕这种大型、复杂的全方位通信系统将会有更多的厂家研制出更新式更适用的各种电话通信产品。(刘贵明)