GMDSS復(fù)審與現(xiàn)代化背景下的教學(xué)改革建議

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(大連海事大學(xué) 航海學(xué)院，遼寧 大連 116026)

GMDSS復(fù)審與現(xiàn)代化背景下的教學(xué)改革建議

劉漸道，齊壯，肖方兵，關(guān)巍

(大連海事大學(xué) 航海學(xué)院，遼寧 大連 116026)

通過持續(xù)跟蹤國際海事組織GMDSS復(fù)審與現(xiàn)代化項目，總結(jié)GMDSS的高級復(fù)審和詳細(xì)復(fù)審項目主要進展，論述銥星系統(tǒng)、NAVDAT、VDES、高頻數(shù)字化通信等GMDSS新系統(tǒng)、新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，提出“GMDSS通信設(shè)備與業(yè)務(wù)”課程教學(xué)應(yīng)該及時補充這些新概念、新技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。

GMDSS復(fù)審與現(xiàn)代化；NAVDAT；VDES；銥星系統(tǒng)；高頻數(shù)字通信；GMDSS通信設(shè)備與業(yè)務(wù)

一、引言

當(dāng)前，IMO正在推行E-Navigation戰(zhàn)略。我國2016年發(fā)布的《海事航海保障“十三五”發(fā)展規(guī)劃》也強調(diào)全面開展E-Navigation關(guān)鍵技術(shù)研究。作為E-Navigation戰(zhàn)略的重要組成部分，GMDSS系統(tǒng)面臨新的發(fā)展機遇。IMO于2012年正式提出GMDSS復(fù)審和現(xiàn)代化項目，目的是對現(xiàn)有GMDSS系統(tǒng)進行再評估，淘汰一些舊的概念及設(shè)備，引入新技術(shù)、新設(shè)備，實現(xiàn)GMDSS和現(xiàn)代最新通信技術(shù)和手段的融合，以滿足E-Navigation戰(zhàn)略船岸通信的最新需求。國內(nèi)相關(guān)學(xué)者對GMDSS復(fù)審和現(xiàn)代化項目進行了研究，根據(jù)我國國情提出GMDSS高級復(fù)審和詳細(xì)復(fù)審的領(lǐng)域和內(nèi)容[1]；有學(xué)者對GMDSS現(xiàn)代化項目涉及NAVDAT、VDES等新技術(shù)做了初步研究[2]；也有學(xué)者對E-Navigation戰(zhàn)略下的GMDSS系統(tǒng)發(fā)展趨勢做了展望[3]。本文在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)跟蹤GMDSS復(fù)審和現(xiàn)代化項目的進展及成果，提出將GMDSS現(xiàn)代化成果應(yīng)用于航海類院校駕駛專業(yè)通信課程“GMDSS通信設(shè)備與業(yè)務(wù)”教學(xué)，同時分析了引入新內(nèi)容對現(xiàn)有課程內(nèi)容體系的影響。

二、GMDSS現(xiàn)代化背景及進展

全球海上遇險與安全系統(tǒng)(Global Maritime Distress and Safety System, GMDSS)從1999年全面實施以來，已歷時二十多年。系統(tǒng)采用當(dāng)時最先進的衛(wèi)星通信技術(shù)、數(shù)字選擇性呼叫(DSC) 技術(shù)和窄帶直接印字電報(NBDP)技術(shù)取代摩爾斯電報技術(shù)，使海上遇險、緊急、安全通信進入新的時代。GMDSS對保護水上人命財產(chǎn)安全發(fā)揮了重要作用，但是一些技術(shù)設(shè)備沒有發(fā)揮出預(yù)期的作用，運行過程中也遇到一些問題，主要表現(xiàn)在兩個方面[1]：一是系統(tǒng)誤報警一度達到90%以上，極大地干擾了正常的海上救助；二是根據(jù)其要求建立通信系統(tǒng)與設(shè)備(如NBDP設(shè)備)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前及未來船岸通信的需求。隨著近年來通信和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，20世紀(jì)末期建立的GMDSS如果不進行相應(yīng)的變革或升級，將會影響海上通信的效率，進而影響航運安全與發(fā)展。

2012年，海安會第90次會議正式批準(zhǔn)并起動GMDSS復(fù)審和現(xiàn)代化項目[2]。該項目分為高級復(fù)審和詳細(xì)復(fù)審兩個階段，其中2012—2014年開展高級復(fù)審，高級復(fù)審項目包括：(1)對GMDSS已有9項功能進行復(fù)審；(2)對正在使用無線電通信優(yōu)先等級順序進行復(fù)審；(3)對海區(qū)劃分及設(shè)備配備需求進行復(fù)審；(4)對船舶類別差異性要求的審查；(5)對遇險通信和其他類型的通信分離審查等。

目前GMDSS高級復(fù)審已基本完成，高級復(fù)審報告在2015年導(dǎo)航、通信與搜救(NCSR)分委會第1次會議上已獲得通過。在高級復(fù)審基礎(chǔ)上，2015—2017年計劃進行詳細(xì)復(fù)審，詳細(xì)復(fù)審包括：(1)GMDSS系統(tǒng)采納其他衛(wèi)星系統(tǒng)的分析及GMDSS功能要求變化而帶來的要求及解決建議；(2)GMDSS遇險報警傳輸途徑與岸—岸通信；(3)A3海區(qū)的重新定義及中頻(MF)/高頻(HF)設(shè)備的作用；(4)窄帶直接印字電報(NBDP)在GMDSS中的作用；(5)中高頻誤報警跟蹤調(diào)查機制及減少誤報警；(6)救生艇筏新的需求問題，如應(yīng)急通信的需求問題；(7)SOLAS公約第四章的適用范圍及相應(yīng)的修正；(8)MOB設(shè)備(man overboard devices)的標(biāo)準(zhǔn)；(9)結(jié)合IMO對e航海研究，以及ITU對無線電頻譜的研究，考慮未來水上甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)(VHF Data Exchange System, VDES)、NAVDAT(Navigational Data)的引入等方面內(nèi)容；(10)其他方面。

三、“GMDSS通信設(shè)備與業(yè)務(wù)”教學(xué)新內(nèi)容

在GMDSS復(fù)審和現(xiàn)代化背景下，系統(tǒng)勢必引入一些新的概念、技術(shù)與設(shè)備，以此來滿足船岸通信發(fā)展的需要以及航運信息化建設(shè)的要求。這些新的技術(shù)設(shè)備有的與現(xiàn)行的系統(tǒng)設(shè)備兼容，有的在將來會徹底代替原有設(shè)備。將這些新的概念技術(shù)設(shè)備適時引入教學(xué)，會有助于學(xué)生掌握符合未來發(fā)展趨勢的船岸通信系統(tǒng)和技術(shù)。本文選取以下幾個具有代表性的教學(xué)新內(nèi)容做出分析。

1.銥星系統(tǒng)

自GMDSS系統(tǒng)運行以來，國際移動衛(wèi)星系統(tǒng)(Inmarsat)一直是GMDSS系統(tǒng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)的服務(wù)提供商。二十多年來，Inmarsat的服務(wù)一直在進步和完善，但該系統(tǒng)也具有一定的局限性，不能做到真正意義上的全球覆蓋，如對北極新航線就顯得鞭長莫及[3]。根據(jù)IMO工作計劃，衛(wèi)星通信系統(tǒng)將實現(xiàn)多元化發(fā)展，凡是滿足 IMO A.1001(25)決議以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，都可加入并成為GMDSS衛(wèi)星服務(wù)提供商，因此，IMO將打破Inmarsat一統(tǒng)市場的局面。根據(jù)IMO NCSR3的Agenda item 11會議成果，考慮將美國銥星系統(tǒng)(Iridium)納入GMDSS衛(wèi)星業(yè)務(wù)的服務(wù)提供商。對于銥星系統(tǒng)，教學(xué)過程中可以對比Inmarsat系統(tǒng)，從銥星系統(tǒng)的衛(wèi)星種類、系統(tǒng)架構(gòu)、通信接續(xù)控制、通信功能、船載設(shè)備等方面加以解釋。

在引進銥星系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，GMDSS系統(tǒng)的概念海區(qū)(sea area)應(yīng)重新定義。IMO建議將A3海區(qū)重新定義為：“Sea area A3 means an area, excluding sea areas A1 and A2, within the coverage of a recognized mobile-satellite communication service supported by the ship earth station carried on board in which continuous alerting is available.”用“recognized mobile-satellite”來代替原來的“Inmarsat satellite”。因此，GMDSS系統(tǒng)現(xiàn)代化過程中引入的新內(nèi)容肯定會引起系統(tǒng)中其他原有內(nèi)容的變化，在教學(xué)過程中應(yīng)善于總結(jié)，引起重視。

2.NAVDAT

海上安全信息(MSI)在保證船舶航行安全方面起著非常關(guān)鍵的作用。目前系統(tǒng)發(fā)布安全信息的方式主要是NAVTEX和EGC系統(tǒng)的安全網(wǎng)業(yè)務(wù)。其中NAVTEX 主要負(fù)責(zé)A1、A2 海區(qū)，EGC 系統(tǒng)下的安全網(wǎng)業(yè)務(wù)主要負(fù)責(zé)A3海區(qū)和補充NAVTEX覆蓋不到的區(qū)域。NAVTEX系統(tǒng)在播發(fā)安全信息方面表現(xiàn)出一定的局限性，主要表現(xiàn)在它的播發(fā)方式是通播，信息傳輸速率慢且只能傳輸純文本信息，顯然不符合未來海上安全信息交換及E-Navigation戰(zhàn)略的要求。

根據(jù)國際電信聯(lián)盟ITU-R M.2010技術(shù)建議方案[4]，NAVDAT是ITU-R推薦的基于中頻500kHz建立岸到船的數(shù)字通信技術(shù)方案。NAVDAT采用10kHz帶寬發(fā)射，通過正交頻分復(fù)用(OFDM)數(shù)字調(diào)制技術(shù)，在16-QAM調(diào)制模式下，NAVDAT理論數(shù)據(jù)傳輸速率可達25kbps?？紤]糾錯編碼率后實際傳輸速率約為18kbps,是現(xiàn)有NAVTEX 50 bps 的360倍，可有效解決當(dāng)前NAVTEX系統(tǒng)因速率低導(dǎo)致的業(yè)務(wù)過載和及時性差等不足。NAVDAT可播發(fā)包括文本、圖像、音頻、數(shù)據(jù)集等多種數(shù)據(jù)格式。實現(xiàn)對航行警告、氣象信息、搜救信息、海盜襲擊警告、引航和VTS服務(wù)信息、航海通告等航行信息及電子海圖更新、港口信息等所有相關(guān)信息的廣泛播發(fā)，有效播發(fā)范圍約300海里，完成對A1、A2海區(qū)覆蓋。

可以看出，未來NAVDAT船載設(shè)備會兼容NAVTEX，甚至取代NAVTEX。因此，教學(xué)過程中，在講解NAVTEX的基礎(chǔ)上，對下一代的NAVDAT的調(diào)制技術(shù)、傳輸速率、應(yīng)用前景等相關(guān)方面進行概述，是很有必要的。

3.VDES

目前AIS通信鏈路已有過載傾向，作為海上數(shù)據(jù)交換的重要方式之一，它將被新一代的海上通信技術(shù)承載，在保留基本業(yè)務(wù)和向下兼容的同時，演變?yōu)楣δ芨妗⑦m應(yīng)范圍更廣泛、擁有更大系統(tǒng)容量和覆蓋范圍的新一代海上信息綜合交互平臺。VDES正是在這樣的背景下產(chǎn)生的，它是由國際航標(biāo)協(xié)會(IALA)電子航行委員會提出的技術(shù)概念。

VDES設(shè)計的目的是在實現(xiàn)全球范圍內(nèi)海事VHF移動波段上提供更高、更強的數(shù)據(jù)交換能力。VDES旨在整合支持以下既有功能[5]：AIS、ASM數(shù)據(jù)交換、E-Navigation、GMDSS現(xiàn)代化。VDES的概念是以ITU-R M.1842-1[6]為核心發(fā)展的。ITU-R M.1842-1共描述了4種傳輸系統(tǒng)，傳輸速率最高可達307.2kps。國際上已經(jīng)對VDES信道的分配方案給出了建議，如圖1所示。

圖1 VDES通信信道

VDES應(yīng)用主要有：電子郵件、海上安全信息播發(fā)、船舶和港口保安安全信息、漁業(yè)信息和報告、船舶位置和動態(tài)報告、氣象信息、遙感監(jiān)測信息、電子海圖更新等。目前國際上給出了VDES設(shè)備的設(shè)計架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 VDES設(shè)備架構(gòu)圖

根據(jù)海上安全委員會MSC (85/26/Add 1, annex 20)的規(guī)定，GMDSS現(xiàn)代化項目應(yīng)該支持IMO 的E-Navigation戰(zhàn)略。VDES作為E-Navigation戰(zhàn)略的重要通信方式，在GMDSS現(xiàn)代化項目實施過程中不可或缺。因此在教學(xué)中應(yīng)對VDES的概念、信道分配、功能及應(yīng)用前景等做出解釋。

4.水上高頻數(shù)字化數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)

NCSR(3/14，Annex 1)對HF NBDP在GMDSS A3海區(qū)的作用進行了重點分析，得出的結(jié)論是不必通過NBDP接收MSI及完成其他通信功能要求(HF MSI is still needed in the modernized GMDSS, but can be accomplished by means other than NBDP. It is concluded that NBDP is not required to receive MSI and is not necessary to fulfill any of the other functional requirements)，并建議用高頻數(shù)字化傳輸系統(tǒng)的通信方式來代替NBDP。

根據(jù)ITU-R M.1798-1技術(shù)建議方案，水上高頻數(shù)字通信采用自適應(yīng)通信技術(shù)，能自動評價各信道通信質(zhì)量并根據(jù)信道通信質(zhì)量來選擇最佳工作信道，經(jīng)由高頻海岸電臺可實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)互通。它共推薦了三套技術(shù)方案[7]。因此，作為NBDP的替代設(shè)備，水上高頻數(shù)字化數(shù)據(jù)交換技術(shù)應(yīng)在教學(xué)中重點關(guān)注。

四、結(jié)語

本文在跟蹤GMDSS復(fù)審和現(xiàn)代化項目的基礎(chǔ)上，提出將GMDSS現(xiàn)代化成果應(yīng)用于駕駛專業(yè)通信課程教學(xué)改革。教學(xué)改革涉及很多方面，本文僅對GMDSS現(xiàn)代化背景下的幾個典型的教學(xué)改革內(nèi)容做了較為詳細(xì)的分析，要求駕駛專業(yè)通信課程不斷跟蹤航海領(lǐng)域前沿新規(guī)則、新技術(shù)的發(fā)展，不斷完善課程內(nèi)容。另外，在GMDSS復(fù)審和現(xiàn)代化過程中，可以繼續(xù)對涉及無線電通信相關(guān)規(guī)則(如SOLAS公約、無線電規(guī)則等)修訂以及新設(shè)備(如VDES、水上高頻數(shù)字化數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)等)的研發(fā)等方面進行深入研究。

[1] 王化民,王成海,許海濤.全球海上遇險與安全系統(tǒng)復(fù)審與現(xiàn)代化研究[J].青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院學(xué)報,2014(2)：1-4.

[2] 熊娥.淺析GMDSS現(xiàn)代化與水上無線電數(shù)字通信技術(shù)[J].珠江水運,2016(11)：49-50.

[3] 杜加寶,田乃清,蘇文明.電子航海戰(zhàn)略下GMDSS系統(tǒng)發(fā)展趨勢展望[J].航海技術(shù), 2013(4)：37-39.

[4] ITU.ITU-R M.2010[M].Geneva:ITU, 2012(3).

[5] 鞏海方.談甚高頻數(shù)字交換系統(tǒng)(VDES)[J].中國海事,2016(3)：53-55.

[6] ITU.ITU-R M.1842-1[M].Geneva:ITU, 2009(6).

[7] ITU.ITU-R M.1798-1[M].Geneva:ITU, 2010(4).

2017-02-20

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