海上通信發(fā)展思路探討

樊霞+董軍

【摘要】 航運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展對(duì)海上通信提出了數(shù)字化、高速化、寬帶化的要求，本文從水上高速率大數(shù)據(jù)的傳輸及信息服務(wù)兩個(gè)方面對(duì)海上通信進(jìn)行了探索，提出了新趨勢(shì)影響下的發(fā)展思路。

【關(guān)鍵詞】 海上通信 VDES 衛(wèi)星通信 信息服務(wù)

隨著軟件無(wú)線電（Software-defined Radio，簡(jiǎn)稱SDR）技術(shù)的發(fā)展、電子導(dǎo)航（E-Navigation）概念的引入，以及電子海圖信息系統(tǒng)（ECDIS）的即時(shí)更新、水上安全現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)療遠(yuǎn)程輔助的實(shí)施等新的應(yīng)用需求，航運(yùn)業(yè)對(duì)水上無(wú)線電通信數(shù)字化、高速化、寬帶化的要求越來(lái)越高，而傳統(tǒng)的水上通信收到通信頻率、帶寬等條件限制，只能提供航行安全必須的報(bào)文及語(yǔ)音通信，很難適應(yīng)海上通信信息化的需求。同時(shí)由于“多龍治水”的現(xiàn)狀，不同的部門分別掌握不同的數(shù)據(jù)，使海上通信數(shù)據(jù)碎片化、孤立化、部門化，且沒(méi)有信息共享的平臺(tái)，很難對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、分析、挖掘，海量的數(shù)據(jù)并未得到有效的利用，難以提供系統(tǒng)的、有效的海上信息服務(wù)。如何進(jìn)行水上高速率、大數(shù)據(jù)的傳輸，如何進(jìn)行海上信息服務(wù)以適應(yīng)航運(yùn)對(duì)通信的需求是水上通信部門需要探索的問(wèn)題。

筆者認(rèn)為制約海上通信發(fā)展的條件主要有兩個(gè)，一是缺少高速度、大帶寬的數(shù)據(jù)傳輸鏈路；二是基于海上通信的服務(wù)手段單一、服務(wù)內(nèi)容分散。因此，本文主要從這兩個(gè)方向?qū)Ｉ贤ㄐ诺陌l(fā)展思路進(jìn)行探討。

一、大帶寬、高速度海上通信鏈路建設(shè)

1.1甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)（VDES）

甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)即VDES （VHF Data Exchange System）是IALA（國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì)） E-航海委員會(huì)提議，現(xiàn)在被ITU（國(guó)際電信聯(lián)盟）、IMO（國(guó)際海事組織）等組織廣泛認(rèn)可的理念，包括VHF通道24、84、25、85、26、86、27和28，頻段范圍包括157.200-157.325 和 161.800-161.925 MHz。

VDES對(duì)于海上信息服務(wù)有重要意義，包括海上救援和海上交通，是E-航海的關(guān)鍵所在。IMO（國(guó)際海事組織）、IALA（國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì)）、ITU（國(guó)際電信聯(lián)盟）對(duì)VDES的發(fā)展規(guī)劃大致如下：

1、2013年-2014年：開展甚高頻數(shù)據(jù)交換發(fā)射機(jī)原理樣機(jī)研制；

2、2015年-2017年：發(fā)展相關(guān)草案并且制定VDES相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)甚高頻數(shù)據(jù)交換發(fā)射機(jī)實(shí)際應(yīng)用，研究相關(guān)技術(shù)，評(píng)估并發(fā)射試驗(yàn)衛(wèi)星；

3、2017年-2019年：發(fā)展衛(wèi)星VDES業(yè)務(wù)；

4、2020年：實(shí)現(xiàn)VDES全面的運(yùn)行能力。 國(guó)際上加快相關(guān)研究步伐，并正在通過(guò)試驗(yàn)推出具有一定實(shí)用價(jià)值的系統(tǒng)。

我國(guó)作為國(guó)際海事組織A類理事國(guó)之一，也緊密跟蹤國(guó)際研究狀況，開展了國(guó)內(nèi)應(yīng)用及對(duì)策課題研究，目前，天津通信中心正在研究的VHF水上頻段運(yùn)行的無(wú)線電鏈路，該研究將涉及VDES相關(guān)的數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)、岸基VHF高速數(shù)字通信基站、岸基VHF高速數(shù)字通信基站聯(lián)網(wǎng)、船用VHF高速數(shù)字通信基站等方面。

擬用帶寬25-100 kHz的頻道獲取最高325 kb/s的海上無(wú)線電寬帶技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)VHF鏈路的寬帶通信，使近海區(qū)域海上信息大數(shù)據(jù)傳輸成為可能。

1.2甚小口徑衛(wèi)星終端站（VSAT）

VSAT（ Very Small Aperture Terminal）即甚小口徑衛(wèi)星終端站。系統(tǒng)由VSAT網(wǎng)絡(luò)主站和用戶端站組成的星狀或網(wǎng)狀通信網(wǎng)，能夠支持2Mb/s以下數(shù)據(jù)的單向或雙向通信。VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)中端站設(shè)備的天線口徑小，一般為0.3-2.4米，適合船舶搭載。

VSAT系統(tǒng)對(duì)環(huán)境條件要求不高，通信不受地理?xiàng)l件、氣候、地震、洪澇等自然條件影響，通信質(zhì)量及可靠性高。適合地面網(wǎng)絡(luò)不夠普及而通信需求較大的區(qū)域。VSAT網(wǎng)根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)可分為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、語(yǔ)音通信網(wǎng)和電視衛(wèi)星通信網(wǎng)三大類。

在海岸電臺(tái)建設(shè)VSAT主站可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)海區(qū)域的覆蓋，船舶在遠(yuǎn)海區(qū)域航行或作業(yè)時(shí)，可以通過(guò)船舶搭載的VSAT端站，實(shí)現(xiàn)雙方的大數(shù)據(jù)通信。

同時(shí)，船舶以衛(wèi)星鏈路為主接入路由，在船舶上搭建移動(dòng)WIFI，實(shí)現(xiàn)船舶的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

VSAT主站的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)需要較大的資本投入，但是在遠(yuǎn)距離船岸雙向通信方面具有不可替代的作用。同時(shí)隨著科技的發(fā)展，當(dāng)前的VSAT衛(wèi)星通信還可以與地面互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)組成“天地合一”傳輸網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的接入，在提供航海安全信息的同時(shí)，可以滿足船員出海的業(yè)余生活需要。

二、基于海上用戶的綜合信息服務(wù)

建設(shè)海上通信數(shù)據(jù)中心，融合航標(biāo)信息、測(cè)繪信息、通信信息、海事信息，集成港口、海況、地理等信息，規(guī)范數(shù)據(jù)源標(biāo)準(zhǔn)，形成涵蓋主要涉水活動(dòng)的、以海量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的信息資源池，通過(guò)云服務(wù)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘分析進(jìn)行篩選加工， 通過(guò)門戶網(wǎng)站、微信公眾號(hào)、手機(jī)APP等多種服務(wù)手段，利用公網(wǎng)、VHF、衛(wèi)星等鏈路根據(jù)用戶需求提供定制化服務(wù)。

同時(shí)根據(jù)海事、港航、地理等單位的需求，將數(shù)據(jù)中心的源數(shù)據(jù)接入相關(guān)部門的應(yīng)用系統(tǒng)，達(dá)到數(shù)據(jù)的充分利用與有效融合。