卓漫玲 李慈愛(ài)

摘要：海上無(wú)線通信技術(shù)的開(kāi)發(fā)與廣泛應(yīng)用，幫助海上用戶(hù)與地面單位、空間單位、水下單位實(shí)現(xiàn)信息傳輸交流的共享平臺(tái)與樞紐，也是黨中央與國(guó)家落實(shí)交通強(qiáng)國(guó)與數(shù)字基建戰(zhàn)略的重要工作重心與工作難點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)基站維護(hù)和建設(shè)成本高、海上濕度大、供電困難、海上網(wǎng)絡(luò)發(fā)射頻率慢等問(wèn)題，是現(xiàn)階段我國(guó)在海洋領(lǐng)域廣泛推廣海上無(wú)線通信技術(shù)所面臨的重大困難。基于此，本文對(duì)海上通信技術(shù)在海洋領(lǐng)域所應(yīng)用的工作范圍進(jìn)行詳細(xì)介紹，分析通信技術(shù)運(yùn)用在海洋領(lǐng)域的主要類(lèi)型。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);VDES;E航海

引言：

陸地與海洋的面積比為3：7，也注定了國(guó)家之間在面臨陸地資源競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的大背景下，將資源的競(jìng)爭(zhēng)與合作重心逐漸轉(zhuǎn)移至海洋領(lǐng)域。因此，開(kāi)發(fā)與廣泛應(yīng)用海上無(wú)線通信技術(shù)是各國(guó)之間競(jìng)爭(zhēng)海洋資源、實(shí)現(xiàn)我國(guó)交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要工作要點(diǎn)?，F(xiàn)階段，海洋通信技術(shù)主要是用于海洋領(lǐng)域以下工作范圍：船員航海生活、導(dǎo)航服務(wù)的需求、海上船舶安全檢測(cè)工作、海上通訊信息化服務(wù)等。

一、海上通信技術(shù)適用的工作領(lǐng)域

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)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(shù)的幫助下，實(shí)現(xiàn)了多元化的精神娛樂(lè)活動(dòng)、快捷的信息溝通交流、各類(lèi)信息資源的精準(zhǔn)查找等內(nèi)容。并且，國(guó)家針對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)費(fèi)用高的行業(yè)背景，推出了提速降費(fèi)的政策，讓移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)得以在人們的日常生活中廣泛普及與應(yīng)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(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)信號(hào)所提供的多元化功能。因此開(kāi)展海上通信業(yè)務(wù)，主要是為海上工作的船舶導(dǎo)航、信息化管理、海事監(jiān)管、船員航海生活等提供網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)。

1.1 船員航海生活

我國(guó)乃至世界的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商的網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)離路面的云海區(qū)域幾乎難以接收到來(lái)自網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商提供的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。如果能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)運(yùn)行商的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)向遠(yuǎn)海區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)展，就能實(shí)現(xiàn)幫助艦船能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)來(lái)保持與陸地單位的快捷、隨時(shí)隨地的信息交流，同時(shí)也能幫助艦船船員在休閑娛樂(lè)時(shí)間，借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來(lái)豐富個(gè)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(dǎo)航服務(wù)的需要

伴隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和智能化信息技術(shù)的發(fā)展，已逐漸將智能化的導(dǎo)航技術(shù)取代傳統(tǒng)的gps和海圖的導(dǎo)航方式，推動(dòng)船舶導(dǎo)航朝智能化、多元化等服務(wù)方向發(fā)展，也極大地改變了過(guò)去Gps和海圖導(dǎo)航方式信息獲取與傳遞緩慢、與陸地交流溝通障礙多、導(dǎo)航故障頻繁等問(wèn)題。船舶導(dǎo)航有需求的海上業(yè)務(wù)使用者，也希望能夠利用智能化的通訊方式和建立人機(jī)交互界面操作平臺(tái)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)海上與陸地單位更加快捷、簡(jiǎn)單的信息交流方式。

1.3 海上船舶安全檢測(cè)工作的需要

現(xiàn)階段，我國(guó)部分沿海地區(qū)任采用登船抽檢的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶內(nèi)部人員、貨物、設(shè)備安全、運(yùn)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(mén)工作人員的工作壓力與工作時(shí)間。因此，通過(guò)開(kāi)發(fā)智能一體化的海上通訊技術(shù)，來(lái)有效幫助海上船舶安全監(jiān)測(cè)部門(mén)對(duì)船舶油水補(bǔ)給、運(yùn)行狀況、人員情況等內(nèi)容的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，并將船舶信息通過(guò)無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)來(lái)上傳至海上監(jiān)管部門(mén)，從而有效提高海上監(jiān)管部門(mén)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(wù)的需求

船舶操作、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、航海定位等數(shù)據(jù)量在智能化發(fā)展與科技技術(shù)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(shì)。同時(shí)，基于智能化發(fā)展所擴(kuò)展的監(jiān)控功能、視頻會(huì)議功能、多媒體娛樂(lè)與調(diào)度控制等應(yīng)用，產(chǎn)生了大量的無(wú)線數(shù)據(jù)信息和云資料。最后，伴隨著5G技術(shù)在我國(guó)海上領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用與推廣，推動(dòng)著海上無(wú)線通信服務(wù)朝高速度、低成本的方向發(fā)展。

二、通信技術(shù)運(yùn)用在海洋領(lǐng)域的主要類(lèi)型

2.1 海上無(wú)線組網(wǎng)系統(tǒng)

通過(guò)以VDES系統(tǒng)來(lái)搭建起海洋領(lǐng)域天—地—海一體化的海上無(wú)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(luò)接入服務(wù)。例如，海上無(wú)線組網(wǎng)能夠幫助開(kāi)展遠(yuǎn)海航行的海上用戶(hù)，通過(guò)利用高通量衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)航海數(shù)據(jù)隨時(shí)隨地上傳至互聯(lián)網(wǎng)中心。與此同時(shí)，2020年美國(guó)Darpa國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局發(fā)布分布式組網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)信息（主要特點(diǎn)：部署小尺寸，低功耗，輕質(zhì)量（低成本等），來(lái)有效提高海上空性網(wǎng)絡(luò)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力與運(yùn)行健壯性。但是，在海上建立起海上無(wú)線組網(wǎng)需要應(yīng)對(duì)以下困難：部署一定規(guī)模的通訊網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、如何應(yīng)對(duì)船舶的高速移動(dòng)和海洋多變的復(fù)雜環(huán)境，所帶來(lái)的通訊信息質(zhì)量差、通訊鏈路頻繁中斷和網(wǎng)絡(luò)癱瘓等多種問(wèn)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(dòng)識(shí)別系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過(guò)引用特殊應(yīng)用消息和寬帶甚高頻數(shù)據(jù)交換，來(lái)實(shí)現(xiàn)傳播通信數(shù)據(jù)傳輸能力的全面強(qiáng)化與原有AIS功能優(yōu)勢(shì)的保存。VDES系統(tǒng)主要由AIS系統(tǒng)（負(fù)責(zé)傳輸船舶航海信息）、ASM系統(tǒng)（負(fù)責(zé)傳輸特殊應(yīng)用報(bào)文）、VDE系統(tǒng)組成（負(fù)責(zé)傳輸寬帶甚高頻數(shù)據(jù)），三者之間按順序排列優(yōu)先級(jí)別。船舶自動(dòng)識(shí)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(shì)：首先，VDES系統(tǒng)能夠根據(jù)業(yè)務(wù)屬性的不同，來(lái)開(kāi)辟頻譜利用率高和抗干擾性強(qiáng)的專(zhuān)用頻段，保障海上信息通信的可靠性、保密性、穩(wěn)定性，同時(shí)還可以原有的AIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)合并，為海上通信與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)提供更加穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)支持功能;同時(shí)，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(shí)也為未來(lái)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與船舶之間遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)雙向交換預(yù)留技術(shù)空間;再者，Vhf頻段為VDES系統(tǒng)提供可靠性強(qiáng)的傳輸、遠(yuǎn)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(jí)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(shì)。傳統(tǒng)的AIS系統(tǒng)傳輸速度只能達(dá)到9.6kbps，而Edes分別在25、50、100kHZ的帶寬等級(jí)上，能實(shí)現(xiàn)傳輸速度達(dá)到76.8、153.6、307.2kbps。

2.3 E航海工程

E航海主要是通過(guò)利用電子信息化技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)將船舶信息和岸方海上清晰進(jìn)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(guān)的便利服務(wù)與安全可靠的海上航行安保能力。通過(guò)以海上用戶(hù)需求來(lái)作為E航海戰(zhàn)略工程的建設(shè)導(dǎo)向，通過(guò)與追求便利化的航海與管理作為發(fā)展理念，以岸基技術(shù)框架、船基技術(shù)框架、通信技術(shù)構(gòu)架作為系統(tǒng)的整體構(gòu)架。

首先，岸基技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)海上用戶(hù)通信需求來(lái)作為發(fā)展基礎(chǔ)，對(duì)需求差距、風(fēng)險(xiǎn)、成本、效益等因素進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)需求的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化。并按照海上用戶(hù)通信需求來(lái)向航海者與岸上管理人員提供功能齊全的多元化服務(wù)，并為各類(lèi)型海上用戶(hù)提供獨(dú)立的服務(wù)體，在iho信息描述、相關(guān)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、E航海框架的聯(lián)合下，再將獨(dú)立的服務(wù)體形成統(tǒng)一體;

其次，船基技術(shù)主要是以電子海圖和導(dǎo)航設(shè)備、各類(lèi)船端設(shè)備數(shù)據(jù)、岸端傳輸航海保障數(shù)據(jù)作為技術(shù)構(gòu)架基礎(chǔ)，向海上用戶(hù)提供高精準(zhǔn)度、全面的數(shù)據(jù)信息支持;最后，通信技術(shù)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(shè)備，來(lái)實(shí)現(xiàn)為海上用戶(hù)與岸端管理人員提供雙向的通訊數(shù)據(jù)交流。

三、結(jié)束語(yǔ)

海上無(wú)線組網(wǎng)系統(tǒng)、AIS系統(tǒng)、海事衛(wèi)星通信技術(shù)等技術(shù)，是基于網(wǎng)絡(luò)基站維護(hù)和建設(shè)成本高、海上濕度大、供電困難、海上網(wǎng)絡(luò)發(fā)射頻率慢等海洋通信環(huán)境下，海洋領(lǐng)域工作與生活用戶(hù)最常見(jiàn)的通信技術(shù)應(yīng)用類(lèi)型。

參考文獻(xiàn)：

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