海上無線電通信技術的現(xiàn)狀和發(fā)展

卓漫玲 李慈愛

摘要：海上無線通信技術的開發(fā)與廣泛應用，幫助海上用戶與地面單位、空間單位、水下單位實現(xiàn)信息傳輸交流的共享平臺與樞紐，也是黨中央與國家落實交通強國與數(shù)字基建戰(zhàn)略的重要工作重心與工作難點。網(wǎng)絡基站維護和建設成本高、海上濕度大、供電困難、海上網(wǎng)絡發(fā)射頻率慢等問題，是現(xiàn)階段我國在海洋領域廣泛推廣海上無線通信技術所面臨的重大困難?；诖?，本文對海上通信技術在海洋領域所應用的工作范圍進行詳細介紹，分析通信技術運用在海洋領域的主要類型。

關鍵詞：信息技術;VDES;E航海

引言：

陸地與海洋的面積比為3：7，也注定了國家之間在面臨陸地資源競爭日益激烈的大背景下，將資源的競爭與合作重心逐漸轉(zhuǎn)移至海洋領域。因此，開發(fā)與廣泛應用海上無線通信技術是各國之間競爭海洋資源、實現(xiàn)我國交通強國戰(zhàn)略的重要工作要點?，F(xiàn)階段，海洋通信技術主要是用于海洋領域以下工作范圍：船員航海生活、導航服務的需求、海上船舶安全檢測工作、海上通訊信息化服務等。

一、海上通信技術適用的工作領域

市場經(jīng)濟的快速發(fā)展和網(wǎng)絡通信技術的不斷創(chuàng)新，讓人們的精神物質(zhì)生活在快捷的信息通訊技術的幫助下，實現(xiàn)了多元化的精神娛樂活動、快捷的信息溝通交流、各類信息資源的精準查找等內(nèi)容。并且，國家針對網(wǎng)絡通信技術費用高的行業(yè)背景，推出了提速降費的政策，讓移動互聯(lián)網(wǎng)通信技術得以在人們的日常生活中廣泛普及與應用。但是絕大部分的海洋地區(qū)的工作與生活的人們，很難享受到無線寬帶網(wǎng)絡信號所提供的多元化功能。因此開展海上通信業(yè)務，主要是為海上工作的船舶導航、信息化管理、海事監(jiān)管、船員航海生活等提供網(wǎng)絡信息服務。

1.1 船員航海生活

我國乃至世界的網(wǎng)絡運行商的網(wǎng)絡信息覆蓋區(qū)域，主要集中在大陸地區(qū)和近海區(qū)域，在遠離路面的云海區(qū)域幾乎難以接收到來自網(wǎng)絡運行商提供的網(wǎng)絡信號。如果能夠?qū)⒕W(wǎng)絡運行商的網(wǎng)絡信號向遠海區(qū)域進一步擴展，就能實現(xiàn)幫助艦船能夠通過網(wǎng)絡信號來保持與陸地單位的快捷、隨時隨地的信息交流，同時也能幫助艦船船員在休閑娛樂時間，借助網(wǎng)絡通信技術來豐富個人閑暇生活、緩解海上枯燥、單調(diào)的生活壓力與氛圍。

1.2 導航服務的需要

伴隨著網(wǎng)絡信息技術和智能化信息技術的發(fā)展，已逐漸將智能化的導航技術取代傳統(tǒng)的gps和海圖的導航方式，推動船舶導航朝智能化、多元化等服務方向發(fā)展，也極大地改變了過去Gps和海圖導航方式信息獲取與傳遞緩慢、與陸地交流溝通障礙多、導航故障頻繁等問題。船舶導航有需求的海上業(yè)務使用者，也希望能夠利用智能化的通訊方式和建立人機交互界面操作平臺系統(tǒng)，來實現(xiàn)海上與陸地單位更加快捷、簡單的信息交流方式。

1.3 海上船舶安全檢測工作的需要

現(xiàn)階段，我國部分沿海地區(qū)任采用登船抽檢的方式，來實現(xiàn)對船舶內(nèi)部人員、貨物、設備安全、運行狀況等內(nèi)容的檢查，該方法極大地增加了海上監(jiān)管部門工作人員的工作壓力與工作時間。因此，通過開發(fā)智能一體化的海上通訊技術，來有效幫助海上船舶安全監(jiān)測部門對船舶油水補給、運行狀況、人員情況等內(nèi)容的實時動態(tài)檢測，并將船舶信息通過無線寬帶網(wǎng)絡來上傳至海上監(jiān)管部門，從而有效提高海上監(jiān)管部門工作的效率和船舶安全保障效率。

1.4 海上通訊信息化服務的需求

船舶操作、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、航海定位等數(shù)據(jù)量在智能化發(fā)展與科技技術不斷創(chuàng)新的大背景下，呈現(xiàn)出整體數(shù)據(jù)量激增的發(fā)展態(tài)勢。同時，基于智能化發(fā)展所擴展的監(jiān)控功能、視頻會議功能、多媒體娛樂與調(diào)度控制等應用，產(chǎn)生了大量的無線數(shù)據(jù)信息和云資料。最后，伴隨著5G技術在我國海上領域的廣泛應用與推廣，推動著海上無線通信服務朝高速度、低成本的方向發(fā)展。

二、通信技術運用在海洋領域的主要類型

2.1 海上無線組網(wǎng)系統(tǒng)

通過以VDES系統(tǒng)來搭建起海洋領域天—地—海一體化的海上無線組網(wǎng)框架，為海洋工作者和生活居民提供多元化的網(wǎng)絡接入服務。例如，海上無線組網(wǎng)能夠幫助開展遠海航行的海上用戶，通過利用高通量衛(wèi)星來實現(xiàn)各類航海數(shù)據(jù)隨時隨地上傳至互聯(lián)網(wǎng)中心。與此同時，2020年美國Darpa國防部高級研究計劃局發(fā)布分布式組網(wǎng)系統(tǒng)的相關信息（主要特點：部署小尺寸，低功耗，輕質(zhì)量（低成本等），來有效提高海上空性網(wǎng)絡的抗風險能力與運行健壯性。但是，在海上建立起海上無線組網(wǎng)需要應對以下困難：部署一定規(guī)模的通訊網(wǎng)絡基礎設施、如何應對船舶的高速移動和海洋多變的復雜環(huán)境，所帶來的通訊信息質(zhì)量差、通訊鏈路頻繁中斷和網(wǎng)絡癱瘓等多種問題。

2.2 高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)（VDES）

高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)是基于AIS船舶自動識別系統(tǒng)基礎上，通過引用特殊應用消息和寬帶甚高頻數(shù)據(jù)交換，來實現(xiàn)傳播通信數(shù)據(jù)傳輸能力的全面強化與原有AIS功能優(yōu)勢的保存。VDES系統(tǒng)主要由AIS系統(tǒng)（負責傳輸船舶航海信息）、ASM系統(tǒng)（負責傳輸特殊應用報文）、VDE系統(tǒng)組成（負責傳輸寬帶甚高頻數(shù)據(jù)），三者之間按順序排列優(yōu)先級別。船舶自動識別系統(tǒng)與AIS系統(tǒng)相比，主要存在以下四方面的功能優(yōu)勢：首先，VDES系統(tǒng)能夠根據(jù)業(yè)務屬性的不同，來開辟頻譜利用率高和抗干擾性強的專用頻段，保障海上信息通信的可靠性、保密性、穩(wěn)定性，同時還可以原有的AIS系統(tǒng)實現(xiàn)合并，為海上通信與動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測提供更加穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)支持功能;同時，VDES系統(tǒng)岸基與星基分別用于船舶與船岸之間的數(shù)據(jù)交換與溝通，同時也為未來實現(xiàn)衛(wèi)星與船舶之間遠程數(shù)據(jù)雙向交換預留技術空間;再者，Vhf頻段為VDES系統(tǒng)提供可靠性強的傳輸、遠距離的通信、大范圍的通訊覆蓋面、具備一定繞射能力、具備優(yōu)先級傳輸?shù)裙δ?最后，VDES系統(tǒng)與AIS系統(tǒng)在帶寬傳輸速度上，有著巨大的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的AIS系統(tǒng)傳輸速度只能達到9.6kbps，而Edes分別在25、50、100kHZ的帶寬等級上，能實現(xiàn)傳輸速度達到76.8、153.6、307.2kbps。

2.3 E航海工程

E航海主要是通過利用電子信息化技術，來實現(xiàn)將船舶信息和岸方海上清晰進行收集整理，交換，顯示和分析，從而為船舶泊位和泊位航行提供相關的便利服務與安全可靠的海上航行安保能力。通過以海上用戶需求來作為E航海戰(zhàn)略工程的建設導向，通過與追求便利化的航海與管理作為發(fā)展理念，以岸基技術框架、船基技術框架、通信技術構架作為系統(tǒng)的整體構架。

首先，岸基技術主要是通過對海上用戶通信需求來作為發(fā)展基礎，對需求差距、風險、成本、效益等因素進行分析，實現(xiàn)需求的統(tǒng)一標準化。并按照海上用戶通信需求來向航海者與岸上管理人員提供功能齊全的多元化服務，并為各類型海上用戶提供獨立的服務體，在iho信息描述、相關數(shù)據(jù)交換標準、E航?？蚣艿穆?lián)合下，再將獨立的服務體形成統(tǒng)一體;

其次，船基技術主要是以電子海圖和導航設備、各類船端設備數(shù)據(jù)、岸端傳輸航海保障數(shù)據(jù)作為技術構架基礎，向海上用戶提供高精準度、全面的數(shù)據(jù)信息支持;最后，通信技術框架主要是借助甚高頻數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、海上安全信息數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)、衛(wèi)星等通訊設備，來實現(xiàn)為海上用戶與岸端管理人員提供雙向的通訊數(shù)據(jù)交流。

三、結束語

海上無線組網(wǎng)系統(tǒng)、AIS系統(tǒng)、海事衛(wèi)星通信技術等技術，是基于網(wǎng)絡基站維護和建設成本高、海上濕度大、供電困難、海上網(wǎng)絡發(fā)射頻率慢等海洋通信環(huán)境下，海洋領域工作與生活用戶最常見的通信技術應用類型。

參考文獻：

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