基于網(wǎng)絡(luò)的VHF系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信應(yīng)用研究

劉堂偉，胡 凱

VHF作為一種無線電電波，在應(yīng)用中能夠傳播頻率在30M～300MHz之間的信息[1]。當(dāng)前在現(xiàn)實生活中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，是一種較為便捷的無線通信方式，比如電視廣播和電臺大部分應(yīng)用了VHF技術(shù)，在航海和航空領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用前景。

隨著科技發(fā)展，無線電作為一種通信方式應(yīng)用十分廣泛。VHF作為一種無線電波在通信傳輸方面具有較為突出的優(yōu)勢，它能夠在不影響其它通信內(nèi)容的情況下將信息高效傳遞，通信費用較低，對設(shè)備要求低。目前海上船舶所屬公司（陸地）與海上作業(yè)船舶的主要聯(lián)系方式仍然是單邊帶通訊，受單邊帶通訊技術(shù)（話音質(zhì)量、盲區(qū)、天氣、頻率等）、船舶每天定時通播守聽通訊不及時等問題影響，造成船舶與陸地通訊不暢通。VHF電臺是海上平臺與船舶按照SOLAS公約要求配置的必配設(shè)備，同時一般通信距離在20海里以內(nèi)，話音質(zhì)量比較好?？衫煤Ｉ嫌吞铿F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源和VHF系統(tǒng)設(shè)備，擴(kuò)展VHF語音通訊距離，提高船舶應(yīng)急通訊效率，改善船舶遠(yuǎn)程語音通訊質(zhì)量，解決遠(yuǎn)程指揮調(diào)度問題。

1 VHF的特征和海上油田發(fā)展現(xiàn)狀

VHF波長范圍在1m～10m之間，海域范圍內(nèi)的障礙物少，對信號的遮擋少，信息在傳播的過程中所受阻攔少，降低了傳輸過程中的損耗，所以與陸地相比VHF更適用于海域范圍。同時由于電離層對此波長的電磁波反射率低，在傳播使用過程中VHF對其它信號的干擾小。除了地形對傳輸過程影響較大之外，大氣環(huán)境的改變以及噪聲的影響對其而言都可以忽略不計。

經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，VHF作為一種通信手段被廣泛應(yīng)用于船舶與平臺、平臺群之間的交流溝通，是海上無線傳播的主要方式[2]。VHF技術(shù)基本可以滿足海上油田服務(wù)船舶日常作業(yè)需求，如人員、貨物運輸，協(xié)助平臺施工，為平臺供油供水等作業(yè)通信需求。而其他的傳輸方式如衛(wèi)星系統(tǒng)，會造成高成本；運營商的移動網(wǎng)絡(luò)，由于船舶在海上作業(yè)時距離岸邊較遠(yuǎn)，一般情況沒有信號；平臺上架設(shè)基站，如微波、4G、5G等基站，投入大，所使用船舶數(shù)目少，也不是一個好方法。因此，在未來，由于VHF這項技術(shù)對于近距離傳輸?shù)膶崟r性和穩(wěn)定性，也必將是解決海陸之間信息交流的發(fā)展重點，是逐步構(gòu)建起海上信息現(xiàn)代化的重要方式。

2 當(dāng)前海陸通信存在的問題

信息溝通不暢是主要問題。陸地管理人員主要是通過單邊帶與船舶通信，這種方式了解到船舶具體信息，缺少了對船只實時動態(tài)的監(jiān)管。船舶出海后，船舶自身動態(tài)很少主動向陸地管理人員報告。當(dāng)不能與船只取得及時聯(lián)系的時候，如果海上油田一旦發(fā)生危險，陸地指揮人員很難及時、準(zhǔn)確的將指令直接下達(dá)到船舶，影響救援時效性。因此增加一呼百應(yīng)信道呼叫與應(yīng)答模式，也符合油田生產(chǎn)協(xié)調(diào)實際需要，更提高油田群與多船之間協(xié)作效率。

3 VHF系統(tǒng)的主要功能

在陸地指揮中心部署VHF融合通信中心服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、存儲、信令中轉(zhuǎn)，通過VHF通訊調(diào)度臺，實現(xiàn)陸上指揮中心與平臺、作業(yè)船、陸上手臺之間的通信。

VHF系統(tǒng)主要具備的各項功能如下：

3.1 調(diào)度臺功能

其中包括呼叫、通話派接和短信功能等。

呼叫包括多種方式。群體間的通話通常運用組呼模式，它將調(diào)度臺和多組用戶溝通起來，并且保證了調(diào)度臺的主導(dǎo)發(fā)言權(quán)。當(dāng)調(diào)度臺需要與單獨用戶進(jìn)行溝通時，選呼能夠保證兩者之間通話的私密性，內(nèi)容只允許進(jìn)行通話的雙方知曉。全呼是一種對某一系統(tǒng)內(nèi)的全部用戶發(fā)起的通話方式。呼叫的對象可以是對講機(jī)，也可以是VHF海事電臺，只要在本系統(tǒng)內(nèi)的通信設(shè)備VHF都可以通過呼叫的方式進(jìn)行通信。

調(diào)度臺的通話派接是指在通話過程中可以合并不同用戶，調(diào)度臺的講話可以對合并后的各組發(fā)出，而在組內(nèi)的所有用戶都可以接聽。將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，通過VHF與各相關(guān)設(shè)備對接，實現(xiàn)將一臺設(shè)備與其它附近設(shè)備和電臺建立連接。遠(yuǎn)程通信則可以通過手機(jī)、對講機(jī)等設(shè)備與船舶直接建立聯(lián)系，遠(yuǎn)程聯(lián)絡(luò)。

在具備SIP網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的支持下，調(diào)度臺可以實現(xiàn)與有線電話的連接，使用對講機(jī)等設(shè)備可以撥打網(wǎng)絡(luò)電話，電話也可以通過調(diào)度臺的連接與其它對講設(shè)備進(jìn)行通話。不僅如此，電話和調(diào)度臺之間也會實現(xiàn)無障礙的溝通。

調(diào)度臺在設(shè)置過程中數(shù)量不存在局限，可以同時在不同位置設(shè)置多個，通過IP和調(diào)度臺實現(xiàn)有效連接。不同的連接設(shè)備可以根據(jù)需要調(diào)整權(quán)限，方便與不同設(shè)備進(jìn)行溝通。除此之外還包括錄音、調(diào)度臺操作記錄顯示等功能。

3.2 指揮中心通信模式

分散部署在各地的融合網(wǎng)關(guān)等價于一個通信終端，使得連接在網(wǎng)關(guān)上的VHF手臺/船載臺通過網(wǎng)絡(luò)與陸地指揮中心進(jìn)行呼叫。通信方式，包括陸地指揮中心與某一目標(biāo)平臺/作業(yè)船進(jìn)行單呼、陸地指揮中心與幾個目標(biāo)平臺/作業(yè)船多選呼、陸地指揮中心對所有平臺/作業(yè)船進(jìn)行全呼、陸地指揮中心對目標(biāo)平臺/作業(yè)船只進(jìn)行監(jiān)聽、陸地指揮中心具有平臺、船只地圖標(biāo)注等功能實現(xiàn)多選呼。同時也支持，在陸地指揮中心的授權(quán)下，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)移動船舶間遠(yuǎn)程通訊、平臺與船舶的遠(yuǎn)程通訊。

3.3 與地圖結(jié)合

與XGIS系統(tǒng)相結(jié)合，也可以和其它地圖系統(tǒng)如高德、百度等相結(jié)合。具備查看地圖的功能后，實現(xiàn)指揮調(diào)度的可視化，從而實現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)融合、陸地與海上的采油平臺、船舶的實時對講，切實提供指揮中心對海上、陸上的應(yīng)急指揮保障。

3.4 報表分析

HNF展示數(shù)據(jù)的方式較為多樣，可選擇的有圖標(biāo)、表格和圖片等形式。使用雙方都可以對通話過程進(jìn)行統(tǒng)計，操作獨立。在使用過程中，對儀器的使用時間、頻率都能精準(zhǔn)統(tǒng)計。

3.5 記錄查閱

VHF系統(tǒng)中配備錄音功能，可以將對話全程記錄，也能對在記錄中的通話信息進(jìn)行調(diào)取，方便操作人員對記錄的查閱。一般情況下，通過VHF系統(tǒng)可以查閱在兩個月之內(nèi)的儀器記錄，再查閱過程中可以根據(jù)不同的條件進(jìn)行篩選，比如根據(jù)不同的主叫和被叫，也可以根據(jù)日期和通話時長等進(jìn)行查詢。對于查詢后的結(jié)果可以進(jìn)行重播來進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)取，在選中后可以對通話信息的主叫、被叫和時長等進(jìn)行查閱，設(shè)備還支持在同一時間播放多段語音。記錄的查閱內(nèi)容還包括傳值的位置信息，將VHF與導(dǎo)航系統(tǒng)相連接，就能通過設(shè)備查閱各船只在地圖中的行進(jìn)軌跡，具體的位置信息也可以通過記錄清晰顯示。

3.6 安全保障

VHF系統(tǒng)要確保信息安全，包括了對數(shù)據(jù)完整性和私密性的保證以及用戶安全。要確保信息的安全傳輸，就要求信息系統(tǒng)的軟硬件信息在傳送、保存的狀態(tài)下都有安全保障。對使用者安全的保障則包括個人隱私的保護(hù)、訪問權(quán)限的設(shè)置等。在保護(hù)信息安全的過程中要遵循以下幾個原則：對未取得授權(quán)的用戶堅決做到信息保密；信息數(shù)據(jù)未得到授權(quán)也不能被任意改動，保證數(shù)據(jù)的真實和完整；同時對于已經(jīng)授權(quán)的用戶在進(jìn)行信息調(diào)取時，要提供權(quán)限賦予用戶的訪問權(quán)；在保證安全使用之外，機(jī)構(gòu)對系統(tǒng)中信息的傳遞和保存都要具備良好控制能力，在適用范圍內(nèi)要管理好數(shù)據(jù)的流動方向。

4 結(jié)論

當(dāng)前海上通信方式多樣，VHF能夠利用現(xiàn)有設(shè)備將海上遠(yuǎn)距離船舶與陸地之間建立聯(lián)系，這種無線通話方式還能結(jié)合地圖等系統(tǒng)對船只信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，能夠做到對平臺周圍船舶的實時監(jiān)控。VHF能夠及時建立起雙方人員之間的聯(lián)系，方便陸地方面的指揮，通過這種方式大大提升無線聯(lián)絡(luò)的生產(chǎn)效率。同時對其遠(yuǎn)距離通信缺陷加以改善，能夠方便遠(yuǎn)程溝通，提高通話質(zhì)量。綜合以上VHF各種通信優(yōu)勢，再加以其他數(shù)字化技術(shù)支持，可以通過在實際應(yīng)用中進(jìn)行試點，完善軟件系統(tǒng)，從而逐步推廣，實現(xiàn)對海上船舶的有效管理，在輔助指揮調(diào)度方面能有效的發(fā)揮作用。