自主水上無線電設(shè)備應(yīng)用、研究及展望

劉法龍

（中國交通通信信息中心，北京 100011）

1 引言

2015年國際電信聯(lián)盟無線電局（ITU-R）世界無線電通信大會（WRC-15）確定了2015-2019周期內(nèi)（WRC-19）將要研究的議題，其中水上無線電通信相關(guān)議題在ITU-R第5研究組（SG 5）下的第5工作組（WP 5B）進(jìn)行研究。我國提出的對自主水上無線電設(shè)備開展研究的建議被采納并正式立項(xiàng)，列為議題1.9.1，該議題內(nèi)容如下：

根據(jù)第362號決議，在156-162.05MHz頻段內(nèi)為保護(hù)全球海上遇險(xiǎn)和安全（GMDSS）系統(tǒng)和自動識別系統(tǒng)（AIS）的自主水上無線電設(shè)備采取規(guī)則行動。

我國是海洋大國，海洋國土面積約為470萬平方千米。近年來我國沿海區(qū)域有大量自主水上無線電設(shè)備（AMRD）投入使用，且數(shù)量呈現(xiàn)逐步上升的趨勢。在為行業(yè)用戶帶來一定便利的同時(shí)，AMRD 也為海事監(jiān)管帶來了挑戰(zhàn)和難題。

2 我國自主水上無線電設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

我國AMRD的應(yīng)用主要包括漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)、海洋氣象浮標(biāo)和水文浮標(biāo)等，其中以漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)的數(shù)量最大，分布最廣泛。本文以漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)為例，介紹我國AMRD的應(yīng)用現(xiàn)狀及對海事監(jiān)管的影響。

2.1 應(yīng)用場景

漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)一般附著安裝于流網(wǎng)、定制網(wǎng)具和養(yǎng)殖網(wǎng)箱上，用以向漁民指示網(wǎng)具的位置，為漁業(yè)捕撈和養(yǎng)殖提供一定的便利。由于極易從市場獲取，性價(jià)比較高且使用便利，漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)現(xiàn)已在我國多個(gè)沿海轄區(qū)水域廣泛使用，且數(shù)量上呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)主要應(yīng)用于海上環(huán)境，但是其分布不規(guī)律，除分布在養(yǎng)殖區(qū)和漁區(qū)外，還普遍出現(xiàn)在通航水域內(nèi)。通常情況下，部署密度為每500米到1，000米放置一個(gè)。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)與遠(yuǎn)洋捕撈漁船所用網(wǎng)位儀有較大區(qū)別，無前視掃描、網(wǎng)位掃描、俯仰探測和魚獲信號接收等功能，僅具有通過發(fā)射AIS信號進(jìn)行網(wǎng)具定位的功能。其外形長度在30cm左右，一般附著安裝于網(wǎng)具上，離水面距離約1米左右，可連續(xù)工作多天，甚至可達(dá)480小時(shí)。

漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)目前普遍使用水上移動業(yè)務(wù)頻率的161.975MHz和162.025MHz，即AIS 1和AIS 2 信道。工作時(shí)不斷發(fā)射AIS信號，發(fā)射距離在10海里以上，發(fā)射頻率為30秒/次到5分鐘/次不等。漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)無需申請水上移動業(yè)務(wù)標(biāo)識（MMSI）即可使用，在購買時(shí)由賣方根據(jù)買方意愿設(shè)置名稱，普遍顯示為“NET MARK-XXXX”，此類漁網(wǎng)AIS 示位標(biāo)可根據(jù)其名稱迅速識別。但是出于使用便利，很多使用者會將其名稱設(shè)置為所屬漁船船名拼音、首字母或字母數(shù)字組合等。

2.3 對航行安全和海事監(jiān)管的影響

由于漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)發(fā)射的AIS信號可被船用AIS、AIS岸基站等設(shè)備正常接收，并在船用AIS、船舶交通管理系統(tǒng)（VTS）、船訊網(wǎng)等設(shè)備軟件上正常顯示。隨著數(shù)量增多應(yīng)用范圍增大，在提供一定便利的同時(shí)，漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)也開始給相關(guān)海域內(nèi)商船的正常航行以及海事監(jiān)管帶來一系列的困難。

2.3.1 提供船舶與漁網(wǎng)間避碰功能

對于“NET MARK-XXX”這類命名規(guī)范的漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)，航行的船舶可識別其為漁網(wǎng)，提早避開其所在位置，避免船舶絞住漁網(wǎng)或者與漁具碰撞，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)糾紛或損失。

2.3.2 增加AIS信道通信壓力

一個(gè)區(qū)域內(nèi)AIS信號過多時(shí)，會因帶寬占用而導(dǎo)致AIS信號無法正常收發(fā)，達(dá)到一定數(shù)量時(shí)會導(dǎo)致AIS通信信道堵塞。隨著漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)數(shù)量的增多，其毫無節(jié)制的大規(guī)模使用以及頻次過高的AIS信號發(fā)射很有可能造成航標(biāo)處AIS基站接收通道的堵塞，是對船舶交通安全的一個(gè)重大隱患。

2.3.3 降低船舶航行監(jiān)管和搜救有效性

由于漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)的分布密度大，發(fā)射頻次高且處于常開狀態(tài)，所以在漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)使用密集區(qū)域，VTS監(jiān)管界面會顯示出密集的AIS信號。且由于大多數(shù)漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)的命名無規(guī)律可循且非常不規(guī)范，VTS值班員無法有效區(qū)分漁網(wǎng)AIS信號和航行船舶的AIS信號。在船舶交通情況、海上通航環(huán)境和船舶交通形勢的判斷上，海事監(jiān)管的有效性大打折扣。若是在漁網(wǎng)AIS示位標(biāo)密集分布的海域出現(xiàn)緊急情況，需要進(jìn)行定位搜救時(shí)，密集的AIS 信號以及不規(guī)范的顯示，會大大增加搜救力量在搜尋待救援目標(biāo)、判斷搜救環(huán)境和選擇最優(yōu)搜救路線的難度。圖1為煙臺海域VTS監(jiān)控界面顯示收到的AIS信號。從圖中可以看出，部分海域AIS信號十分密集，出現(xiàn)互相遮擋的情況，且許多AIS信號顯示名稱僅為數(shù)字或者拼音加數(shù)字，非常不規(guī)范。

圖1 船舶交通管理系統(tǒng)煙臺海域AIS分布情況

3 國際上自主水上無線電設(shè)備研究進(jìn)展

作為一種新興的海上無線電通信應(yīng)用，AMRD 在《無線電規(guī)則》中既沒有明確的定義及頻率劃分，也沒有相關(guān)的技術(shù)建議書或性能標(biāo)準(zhǔn)。海事界已經(jīng)注意到行業(yè)用戶對于AMRD的使用需求，也意識到相關(guān)規(guī)則和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的必要性。WRC-19議題1.9.1正是為解決AMRD的應(yīng)用而設(shè)立。

3.1 已取得成果

在本研究周期內(nèi)的多次ITU-R WP 5B工作組會議上，各海事成員國就AMRD的應(yīng)用現(xiàn)狀和技術(shù)特性等積極地提交輸入文稿。工作組專家在此基礎(chǔ)上開展討論研究，已就AMRD議題取得了如下初步成果。

3.1.1 AMRD定義

在ITU層面，經(jīng)各成員國多次會議討論研究，各國專家就AMRD的定義達(dá)成一致，定義如下：AMRD為工作在海上，獨(dú)立于船站或者岸站進(jìn)行發(fā)射的移動站臺。AMRD可分為兩類：增強(qiáng)航行安全的AMRD和不增強(qiáng)航行安全的AMRD（發(fā)射與船舶無關(guān)的信號或信息，會使航行者分心或?qū)ζ洚a(chǎn)生誤導(dǎo)，降低航行安全的AMRD）。

3.1.2 應(yīng)用信息收集

2016年11月份ITU-R WP 5B工作組會議結(jié)束后，ITU-R向各成員國發(fā)布了調(diào)查問卷，就AMRD 在各成員國海域內(nèi)的部署和應(yīng)用情況展開調(diào)研，收集各類AMRD信息。在2017年5月的ITU-R WP 5B工作組會議上，中國、澳大利亞、法國、德國、英國等16個(gè)國家就此問卷調(diào)查提交回函，反映了各自國家海域內(nèi)自主水上無線電設(shè)備的應(yīng)用情況，應(yīng)用類型包括漁網(wǎng)示位標(biāo)、人員落水定位追蹤設(shè)備（MOB）、潛水定位追蹤設(shè)備、海洋氣象浮標(biāo)等，并收集了各類AMRD的操作特性，包括使用的技術(shù)、工作頻段、發(fā)射功率等。

3.2 研究方向及預(yù)期目標(biāo)

基于上述研究成果，考慮到AMRD應(yīng)用的需求及海上無線電通信要求，各海事成員國已經(jīng)確定了AMRD研究的主要工作方向，包括確定其用頻需求、操作和技術(shù)特性、編號規(guī)則、分類等。

3.2.1 解決用頻需求

目前階段，I TU各成員國依然在討論研究AMRD的用頻需求及可能的解決方案。根據(jù)其定義，AMRD分為增強(qiáng)航行安全和不增強(qiáng)航行安全的兩大類。對于增強(qiáng)航行安全的A類AMRD的用頻考慮，考慮到此類AMRD有利于增強(qiáng)航行安全，應(yīng)該被航行的船舶所識別，各成員國觀點(diǎn)比較一致，認(rèn)為應(yīng)該使用《無線電規(guī)則》附錄18中的水上移動業(yè)務(wù)頻率。對于不增強(qiáng)航行安全的B類AMRD的用頻問題，各成員國分歧較大，主要集中在是否使用附錄18中的頻率。目前在ITU層面，擬定用于滿足B 類AMRD用頻需求的方法有兩種，分別如下：

方法1：

⊙ 對于使用AIS技術(shù)的AMRD，建議使用《無線電規(guī)則》附錄18中的160.90 0MHz（即2006信道）頻段，通過修訂《無線電規(guī)則》附錄18中的腳注r）實(shí)現(xiàn)。

⊙ 對于使用模擬語音技術(shù)的AMRD，建議使用160.575 MHz（AMRD 1）和160.600MHz（AMRD 2）兩個(gè)25kHz的信道，通過在《無線電規(guī)則》第5條增加一個(gè)5.226A腳注來實(shí)現(xiàn)。

⊙ 對于使用其他技術(shù)的AMRD，建議使用160.5375-160.5625MHz頻段內(nèi)未信道化的25kHz頻率，通過在《無線電規(guī)則》第5條增加一個(gè)5.226B腳注來實(shí)現(xiàn)。

方法2：

⊙ 通過修改無線電規(guī)則，允許B類AMRD使用161.4375-161.4875MHz頻段。

⊙ 對于使用模擬語音技術(shù)的AMRD，建議使用160.575 MHz（AMRD 1）和160.600MHz（AMRD 2）兩個(gè)25kHz的信道，通過在《無線電規(guī)則》第5條增加一個(gè)5.226A腳注來實(shí)現(xiàn)。

⊙ 對于使用其他技術(shù)的AMRD，建議使用160.5375-160.5625MHz頻段內(nèi)未信道化的25kHz頻率，通過在《無線電規(guī)則》第5條增加一個(gè)5.226B腳注來實(shí)現(xiàn)。

3.2.2 解決碼號需求

考慮到水上移動業(yè)務(wù)標(biāo)識資源的有限性，以及AMRD數(shù)量大的特點(diǎn)，有必要為AMRD的使用制定一套編號規(guī)則。在2016年11月的ITU-R WP 5B 工作組會議上，中國提交文稿《關(guān)于自主水上無線電設(shè)備編號方案的考慮》，對現(xiàn)有水上移動業(yè)務(wù)的編號規(guī)則及使用情況進(jìn)行了介紹，提出了AMRD 新編號方案的需求，并基于AMRD使用規(guī)模、海事部門管理等考慮，提供了一個(gè)初步方案。工作組基于中國的輸入文稿，制定了ITU-R M.[NEW_ MARNUM]初步草案新報(bào)告工作文件，并在后續(xù)會議中基于中國、德國等成員國的輸入文稿及建議，對該草案報(bào)告進(jìn)一步修訂和完善。目前，AMRD的編號方案依然在討論制定中。

3.2.3 確定技術(shù)操作特性

除水上移動業(yè)務(wù)使用《無線電規(guī)則》附錄18中頻率外，156-162.05MHz頻段內(nèi)的頻率，已經(jīng)有陸地移動業(yè)務(wù)在使用。而在此頻段內(nèi)為B類AMRD尋找合適的頻段，必須要考慮到與已有陸地移動業(yè)務(wù)的共存兼容問題。AMRD運(yùn)行在水上環(huán)境，A類AMRD使用水上移動業(yè)務(wù)頻率和標(biāo)識等特性，也對其發(fā)射功率、發(fā)射間隔等技術(shù)特性提出一定的要求。隨著AMRD應(yīng)用的普及，為了提升海事監(jiān)管有效性和準(zhǔn)確性，有必要制定統(tǒng)一規(guī)范的AMRD圖形顯示。在收集到的各成員國AMRD應(yīng)用信息及技術(shù)參數(shù)的基礎(chǔ)上，ITU-R WP 5B工作組正著手為AMRD擬定一份ITU決議，對AMRD的技術(shù)特性進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，在全球范圍內(nèi)實(shí)施。我國正積極參與此決議的制定。

4 自主水上無線電設(shè)備應(yīng)用和管理展望

從ITU相關(guān)研究方向可以看出，未來AMRD將擁有全球統(tǒng)一的使用頻段、碼號系統(tǒng)和技術(shù)規(guī)范等，其使用也將合法化和規(guī)范化。相關(guān)設(shè)備廠商可依據(jù)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來生產(chǎn)設(shè)備，用戶可依據(jù)頻率劃分使用規(guī)定的頻率和水上移動業(yè)務(wù)標(biāo)識，監(jiān)管部門可根據(jù)標(biāo)識和圖像顯示有效區(qū)分AMRD和其他設(shè)備。多管齊下，AMRD的應(yīng)用帶來的海事監(jiān)管難題將得到有效解決。

4.1 緩解AIS信道通信壓力

通過修改《無線電規(guī)則》為AMRD尋求新的劃分，AMRD將擁有專用的通信頻率。我國海域內(nèi)的AMRD主要使用AIS技術(shù)，除了A類AMRD仍將使用水上移動業(yè)務(wù)頻率內(nèi)的AIS信道外，B類AMRD 將使用其專用通信頻率，從而不再占用AIS信道，可極大地緩解AIS信道的通信壓力。

4.2 提升海事監(jiān)管和搜救有效性

通過相關(guān)國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則的制定，AMRD將使用特定的水上移動業(yè)務(wù)標(biāo)識碼號，擁有統(tǒng)一的圖形顯示，并且發(fā)射功率、部署高度等都會得到規(guī)范和約束。通過對VTS增加標(biāo)識和設(shè)備篩選功能，海事監(jiān)管部門將能有效地將海圖進(jìn)行分層顯示，根據(jù)需要剝離出AMRD，而僅顯示特定海區(qū)內(nèi)的船舶。海事監(jiān)管人員將能更有效更準(zhǔn)確地判斷海區(qū)內(nèi)的船舶交通情況、海上通航環(huán)境和船舶交通形勢，緊急情況下搜救效率也將得到極大提升。

5 結(jié)束語

隨著國際上自主水上無線電設(shè)備研究的逐步深入和相關(guān)國際規(guī)則及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的出臺，國家主管部門對自主水上無線電設(shè)備監(jiān)管的逐步重視，AMRD 目前的應(yīng)用亂象將很快得到改善。依據(jù)統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，加上海事監(jiān)管法律法規(guī)的完善和技術(shù)系統(tǒng)的升級，可以預(yù)見，我國的AMRD將在主管部門的有效監(jiān)管下逐步實(shí)現(xiàn)規(guī)范化應(yīng)用，真正造福行業(yè)用戶，增強(qiáng)海上航行安全。

[1] 國際電信聯(lián)盟.無線電規(guī)則[R].2016版.