淺談遠(yuǎn)海島礁航保數(shù)據(jù)的傳輸

趙俊

摘 要：本文對(duì)遠(yuǎn)海島礁的航保數(shù)據(jù)傳輸需求及應(yīng)用進(jìn)行探討，以期為今后遠(yuǎn)海島礁的航保設(shè)施數(shù)據(jù)傳輸打下工作基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)海島礁 航保設(shè)施 航保數(shù)據(jù) 傳輸

1.前言

中國南海是21世紀(jì)海上絲綢之路的起始海域和必經(jīng)之路，是國際航運(yùn)的重要通航區(qū)域。隨著我國海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，南海交通運(yùn)輸及漁業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)逐年增加，因而對(duì)航海保障提出更高要求。航保服務(wù)走向遠(yuǎn)海已勢(shì)在必行。近幾年，我國遠(yuǎn)海島礁燈塔等航保設(shè)施相繼投入使用，為廣大航海用戶提供定位參考、航路指引、水上安全信息播發(fā)、應(yīng)急通信等高效的助導(dǎo)航服務(wù)，有利于改善周邊水域通航環(huán)境，提升了海事部門的助導(dǎo)航、海事管理能力以及應(yīng)急搜救能力。

遠(yuǎn)海島礁的燈塔等航保設(shè)施作為航海保障服務(wù)的前突節(jié)點(diǎn)，地處遠(yuǎn)海深處，受環(huán)境條件限制，不方便派駐大量工作人員長時(shí)間駐守，為提高對(duì)遠(yuǎn)海島礁航保助航設(shè)施的運(yùn)行管理能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)助航設(shè)施狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌握，保證航保設(shè)備的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、航標(biāo)遙測遙控?cái)?shù)據(jù)、AIS、VHF、水文數(shù)據(jù)的傳輸，遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸鏈路的選擇就尤為重要，下文將就航保數(shù)據(jù)傳輸需求做一些初步探索。

2.遠(yuǎn)海島礁航保數(shù)據(jù)傳輸需求

目前，在遠(yuǎn)海島礁的航保設(shè)施主要有燈塔、燈浮標(biāo)、AIS基站、VHF基站、水文站點(diǎn)等。受客觀條件限制，遠(yuǎn)海島礁航保設(shè)施巡檢周期長，人員登島、駐島維護(hù)不便，在無人值守的情況下，采用信息化的手段，對(duì)遠(yuǎn)海島礁航保設(shè)施實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控并實(shí)現(xiàn)航保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定安全傳輸，又要兼顧今后航保數(shù)據(jù)飛速增長的需要，是可行且十分必要的。以上需求可歸納為：

（1）燈塔狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)回傳：實(shí)現(xiàn)對(duì)燈塔工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括燈器的工作情況、燈塔設(shè)施的安全監(jiān)控、系統(tǒng)主要設(shè)備的工作狀態(tài)監(jiān)控，如動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控等。

（2）航標(biāo)遙測遙控?cái)?shù)據(jù)回傳：目前偏遠(yuǎn)海域航標(biāo)遙測遙控的數(shù)據(jù)主要通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的短報(bào)文功能傳輸，目前雖穩(wěn)定使用，但信息量受限，只能發(fā)送140個(gè)字的短報(bào)文，無法滿足航海保障未來信息量快速增長的需要，這部分航保數(shù)據(jù)也需要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確傳輸。

（3）AIS數(shù)據(jù)回傳：其數(shù)據(jù)對(duì)周圍船舶的通航安全至關(guān)重要，必須將其實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的傳輸回后方服務(wù)器。目前AIS基站已經(jīng)IP化，只需要將AIS基站與前端網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備連接，由通信鏈路將遠(yuǎn)海AIS基站附近航行船舶的AIS數(shù)據(jù)全部回傳。目前初步估算，AIS數(shù)據(jù)上傳時(shí)最大將占用500K的帶寬。

（4）V HF數(shù)據(jù)傳輸：在現(xiàn)有VHF基站和水面 VHF移動(dòng)用戶等設(shè)施的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)化改造，將各VHF基站接入 VHF通信網(wǎng)絡(luò)，為水面移動(dòng)用戶提供 VHF接入及數(shù)字化業(yè)務(wù)通信服務(wù)也是今后的通信發(fā)展方向，VHF數(shù)字化通信的數(shù)據(jù)傳輸需求亦有必要。

（5）周邊水文數(shù)據(jù)回傳：遠(yuǎn)海島礁的水文氣象數(shù)據(jù)定時(shí)采集、定時(shí)傳輸，有實(shí)時(shí)回傳和應(yīng)急回傳的需求。

由此可見，數(shù)據(jù)傳輸鏈路的選擇成為解決以上需求問題的關(guān)鍵，也是航海保障服務(wù)向遠(yuǎn)海推進(jìn)的必要前提。

3.數(shù)據(jù)傳輸鏈路概況

為了應(yīng)對(duì)遠(yuǎn)海島礁數(shù)據(jù)傳輸問題，主要有以下幾個(gè)選擇：

一是海底通信光纜。該方式具有傳輸容量大，保密性好等優(yōu)點(diǎn)，但部分遠(yuǎn)海島礁不具備海底光纜通信條件，受海上客觀條件影響，光纜鋪設(shè)難度大，特別是距離內(nèi)陸較遠(yuǎn)的島嶼島礁，即使有光纜，主要以滿足島上公眾數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和專線業(yè)務(wù)為主，在鏈路申請(qǐng)使用和溝通方面不夠順暢。

二是4G傳輸，該方式具有傳輸容量大、實(shí)時(shí)在線等優(yōu)點(diǎn)，最大的數(shù)據(jù)傳輸速率超過100Mbit/s。4G信號(hào)需要運(yùn)營商的4G無線通信網(wǎng)絡(luò)基站支持，但部分遠(yuǎn)海島礁區(qū)域4G信號(hào)尚未覆蓋。

三是北斗短報(bào)文傳輸，屬于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，信息量受限，140個(gè)字節(jié)的短報(bào)文，局限于60 S/次的發(fā)送頻度，由于終端設(shè)備故障導(dǎo)致短報(bào)文丟失，此時(shí)無法發(fā)現(xiàn)，對(duì)方終端不在線無法收到短報(bào)文，不能滿足未來航保大數(shù)據(jù)傳輸需要。

四是海事衛(wèi)星傳輸，該方式是利用通信衛(wèi)星作為中繼站的一種船舶無線電通信系統(tǒng)，可提供南北緯75°以內(nèi)的遇險(xiǎn)安全通信業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)速率最高達(dá)492 K/ s，通過輕便的終端實(shí)現(xiàn)類似 ADSL的全球 Internet接入，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、音頻視頻的廣播等等，海事衛(wèi)星用戶終端設(shè)備硬件投資相對(duì)較小，但通信費(fèi)率偏高。

五是VAST通信，是衛(wèi)星通信的一種，帶寬可達(dá)2 M，相對(duì)海事衛(wèi)星通信服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)帶寬，VSAT的帶寬配置具備自定義功能，通信帶寬容量可以按照航保數(shù)據(jù)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，配置相應(yīng)的帶寬，便于進(jìn)行多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸。可以24小時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)全時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)。但VSAT用戶終端設(shè)備硬件投資較大。

六是微波傳輸。微波傳輸是一種靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的通信手段，直接使用微波作為介質(zhì)進(jìn)行的通信，不需要固體介質(zhì)，當(dāng)兩點(diǎn)間直線距離內(nèi)無障礙時(shí)就可以使用微波傳送，但傳輸距離一般50 Km以內(nèi)，雖然可以架設(shè)中繼器，但難以滿足遠(yuǎn)海島礁通信距離的要求。

4.數(shù)據(jù)傳輸鏈路對(duì)比

綜上各種通信方式的優(yōu)缺點(diǎn)可見：

（1）海事衛(wèi)星和VAST通信滿足遠(yuǎn)距離航保大數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，考慮到使用費(fèi)用較高，未在航保設(shè)施上推廣使用。在實(shí)際應(yīng)用中，如果長時(shí)間進(jìn)行航保設(shè)施的視頻監(jiān)控、航保數(shù)據(jù)傳輸、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在線等，海事衛(wèi)星的使用費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于VSAT。相比之下，VSAT可采取包時(shí)段包帶寬的方式，通信費(fèi)用可控，全時(shí)在線使得通信費(fèi)用與海事衛(wèi)星比較，相對(duì)較低。比如“包年”或“包月”服務(wù)，費(fèi)用低于海事衛(wèi)星按流量和按時(shí)間計(jì)費(fèi)，適宜于選擇為船-岸、島礁-大陸通信鏈路，實(shí)現(xiàn)通信鏈路全時(shí)在線。

（2）海底光纜和4G傳輸只能在移動(dòng)運(yùn)營商前期架設(shè)好基站的基礎(chǔ)上才可以使用。

（3）微波傳輸距離不滿足上千公里傳輸距離的使用要求。

（4）北斗短報(bào)文傳輸可以滿足航標(biāo)遙測遙控?cái)?shù)據(jù)定時(shí)回傳的需求，尚不能滿足航保大數(shù)據(jù)傳輸需求。

5.結(jié)束語

本文對(duì)遠(yuǎn)海島礁的航保數(shù)據(jù)傳輸需求進(jìn)行了初步分析，并對(duì)傳輸方式進(jìn)行比較。隨著航保南進(jìn)戰(zhàn)略的推進(jìn)，南海航保設(shè)施的不斷建設(shè)和發(fā)展，遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笠矊⒏悠惹?，低速?shù)據(jù)等業(yè)務(wù)將不能滿足航保大數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆ｋS著通信技術(shù)的發(fā)展，必將出現(xiàn)新的寬帶數(shù)據(jù)通信方式，促進(jìn)遠(yuǎn)海島礁航保設(shè)施管理實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化和智能化。

參考文獻(xiàn)：

[1]交通運(yùn)輸部南海航海保障中心中長期發(fā)展戰(zhàn)略.交通運(yùn)輸部南海航海保障中心.

[2]應(yīng)急常態(tài)化的海事衛(wèi)星與VSAT通信》唐小勇，楊曉婧，陳宗嶺.中國交通通信信息中心.