從WRC-15看VDES的最新進展

◎ 王俊杰 廣州通信中心

鮑晶晶 東莞職業(yè)技術學院

從WRC-15看VDES的最新進展

◎ 王俊杰 廣州通信中心

鮑晶晶 東莞職業(yè)技術學院

甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)（VDES）是AIS的升級版，也是未來水上無線電通信系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。WRC-15重點審議了VDES的頻譜劃分問題，為未來幾年VDES的快速發(fā)展掃除了障礙，指明了方向。

VDES AIS 頻率劃分 WRC-15

1.引言

2015年11月2日—27日，2015年世界無線電通信大會（WRC-15）在日內(nèi)瓦召開，國際電信聯(lián)盟中162個成員國的3300名與會者出席了為期4周的大會。會議研究了40多個與頻率劃分和頻率共用有關的問題。在改進水上無線電通信系統(tǒng)方面，議題1.16審議了新的自動識別系統(tǒng)（AIS）技術應用的規(guī)則條款及其頻率劃分，為甚高頻數(shù)字交換系統(tǒng)（VDES）確定了水上移動業(yè)務頻段，新增了衛(wèi)星移動業(yè)務頻率劃分，并修訂了《無線電規(guī)則》。

2.AIS面臨的挑戰(zhàn)及VDES的誕生

船舶自動識別系統(tǒng)AIS（Automatic Identification System）是工作在VHF海上頻段的船舶和岸基廣播系統(tǒng)，是集現(xiàn)代通信、網(wǎng)絡技術和信息技術與一體的助航系統(tǒng)或海上安全系統(tǒng)，增強了船舶航行安全，提高了船舶交通管理效率。AIS核心技術是基于自組織時分多址接入（SOTDMA），以VHF波段的87B、88B頻道實現(xiàn)船—船和船—岸之間的數(shù)據(jù)交換。隨著AIS的快速推廣，AIS的局限性逐漸顯現(xiàn)：一、航標、氣象、非安全導航信息傳送等擴展應用的不斷增加，AIS的數(shù)據(jù)交換能力嚴重不足，在一些繁忙的區(qū)域出現(xiàn)了很高的數(shù)據(jù)鏈路負載，墨西哥灣甚至達到64%，導致大量重要信息丟失，二、由于目前的AIS還是以陸基基站的VHF為主，覆蓋范圍只有30海里左右，無法實現(xiàn)全球性的覆蓋。由此可見，從本質(zhì)上看，AIS只是一個導航系統(tǒng)，并不適合大規(guī)模和全球性的數(shù)據(jù)交換，因此，WRC-13和世界海事組織（IMO）提出了VDES的概念。

3.VDES的功能及架構(gòu)

VDES（VHF Digital Exchange system），即甚高頻數(shù)字交換系統(tǒng)，其設計目的是實現(xiàn)在全球范圍內(nèi)的海事VHF移動波段上提供更高、更強的數(shù)據(jù)交換能力。VDES整合AIS、ASM exchange（ASM數(shù)據(jù)交換）、e-Navigation（電子導航）、enhanced maritime communication（增強海事通訊）、modernized GMDSS（GMDSS現(xiàn)代化）等既有功能。簡單說，VDES將集成自動識別系統(tǒng) (AIS)、特殊應用消息 (ASM) 和寬帶甚高頻數(shù)據(jù)交換 (VDE) 三項功能。在VDES中，衛(wèi)星將扮演更為重要的角色，拓展了陸基服務的范圍，使得原來局限于沿海的AIS變成全球性服務。VDES對目前的VHF頻道進行了重新定義和分配，并進行全數(shù)字化改造。根據(jù)規(guī)劃，VDES將于2018年具備初步運行能力。

在VDES架構(gòu)下，AIS，ASM和VDE的定義及特點如下：

AIS：保持其最初的設計目的不變，即AIS只用于船舶身份識別、位置報告、航行數(shù)據(jù)、搜尋和救援。

ASM（Application Specific Messages），即特定應用報文信息，是一種實時可靠的信息接收機制。ASM分為國際海事組織定義的ASM及區(qū)域型ASM，主要是除去與航行安全關系最為緊密的船舶位置和航行狀態(tài)信息之外的其它非導航安全信息，包括水文、氣象等信息。

VDE（VHF Digital Exchange），即甚高頻數(shù)據(jù)交換，是VDES的核心功能，是VDES實現(xiàn)高帶寬數(shù)據(jù)通信的基礎。VDE分為路基VDE及天基（衛(wèi)星）VDE兩部分。，并能傳輸多種結(jié)構(gòu)的信息；陸基VDE支持“實時”通訊和信息確認回傳；除了國際通用無線電通道，路基VDE還支持額外的區(qū)域性通道，通過通道合并可以達到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

4.WRC-15中關于VDES的進展

（1）確定將2078，2088作為AIS專用頻道，不再參與其他輔助導航應用信息的傳輸和交換，把ASM等特殊信息和輔助信息轉(zhuǎn)移到2027，2028頻道，將2027標識為ASM1，將2028標識為ASM2。相當于給原來的AIS再分配了2個25KHz的信道，使AIS的帶寬擴大了一倍，鏈路擁塞得到有效緩解。如表1所示：

（2）確定將CH24,84,25,85,26,86共6個雙工頻道作為陸基VDE的專用頻道。使得陸基VDE獲得了150KHz的帶寬資源，理論上可以實現(xiàn)高達300kbps以上的數(shù)據(jù)交換能力。路基VDE的頻道分布如表2所示：

（3）在天基VDE部分，在WRC-12的360號決議曾劃分CH75，CH76作為衛(wèi)星AIS應用的專用頻道，而WRC-15在此部分沒有達成一致意見，但確定在未來3年中，在VHF的全頻段，即上行156.0125-157.4375MHz和下行160.6125-162.0375MHz開展衛(wèi)星VDES的測試研究，并在研究了衛(wèi)星VDES與同頻段及相鄰頻段業(yè)務的兼容性問題后，在WRC-19上最終決定其頻率劃分。

VDES各部分的頻譜分配可從以下VHF頻率表中直觀的看出，如表3。

表1　

表2　

表3　

5.結(jié)語

在GMDSS現(xiàn)代化及E航海的大背景下，“智慧海事”建設要求下，水上無線電通信領域的數(shù)字化已經(jīng)成為大勢所趨。隨之而來的是的VDES，NAVDAT等數(shù)字化水上無線通通信技術的應運而生。相對于NAVDAT的單向廣播、覆蓋范圍有限、速率只能達到18Kbps，VDES由于其高帶寬雙向通信能力，以及結(jié)合衛(wèi)星的全球覆蓋能力，能在全球范圍提供十倍于NAVDAT的雙向數(shù)據(jù)傳輸服務。VDES不僅能夠滿足海事、搜救等部門對水上生命安全相關的數(shù)據(jù)傳輸需求，還能滿足港口作業(yè)、船舶調(diào)度、企業(yè)貨運管理、電子報關等廣泛的數(shù)據(jù)交換需求，應用前景極為廣闊。從此次WRC-15也可以看出，VDES被IMO、ITU及世界各國重視和看好，將成為未來水上通信領域的最重要手段。為此，挪威、荷蘭、瑞典、日本等航海大國早已緊鑼密鼓的投入到VDES技術的研發(fā)工作中，準備在這場技術競賽中搶占先機。而我國的VDES研發(fā)工作相對滯后，如何后來居上，趕上世界潮流，將成為未來幾年我國海事管理機構(gòu)、科研院所、設備廠商的重要課題。

[1]馬斌.為變化中的世界分配頻譜—從WRC-15看當前無線電頻譜資源開發(fā)利用的趨勢.中國無線電,2016.03.

[2]鞏海方.談甚高頻數(shù)字交換系統(tǒng) (VDES).中國海事,2016.03.

[3]王化民,王成海,許海濤.全球海上遇險與安全系統(tǒng)復審與現(xiàn)代化研究.青島遠洋船員職業(yè)學院學報,2014.02.

[4]崔昆濤,孫文強,夏國忠.NAVDAT對GMDSS海上安全信息業(yè)務現(xiàn)代化的增強作用.中國水運,2015.02.