淺析GMDSS現(xiàn)代化與水上無線電數(shù)字通信技術(shù)

1、淺析GMDSS現(xiàn)代化與水上無線電數(shù)字通信技術(shù)淺析GDSS現(xiàn)代化與水上無線電數(shù)字通信技術(shù)1.全球海上遇險(xiǎn)與平安系統(tǒng)GDSSGDSS由衛(wèi)星通信系統(tǒng)和地面無線電通信系統(tǒng)組成。它主要包括遇險(xiǎn)報(bào)警與值守、搜救協(xié)調(diào)通信與救助現(xiàn)場(chǎng)通信、定位、海上平安信息播發(fā)、常規(guī)公眾業(yè)務(wù)通信及駕駛臺(tái)與駕駛臺(tái)間互通信等功能。作為SLAS公約締約國，我國自1999年2月1日起要求符合SLAS公約第一條要求的所有船舶和300總噸以上的貨船應(yīng)按要求強(qiáng)迫裝備GDSS設(shè)備，中國船級(jí)社也對(duì)20米以上非公約尺度船舶裝備GDSS設(shè)備也做了相應(yīng)強(qiáng)迫性規(guī)定。海岸電臺(tái)作為水上平安監(jiān)管和搜尋救助的重要環(huán)節(jié)，代表國家承當(dāng)了水上無線電通信系統(tǒng)中局部F/

2、HF/VHF通信工作，詳細(xì)包括公益性的遇險(xiǎn)平安值守及后續(xù)通信、常規(guī)公眾業(yè)務(wù)通信及海上平安信息播發(fā)等業(yè)務(wù)。2.GDSS復(fù)審與現(xiàn)代化進(jìn)展隨著近些年來通信和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛開展，國際海事組織I和國際電信聯(lián)盟ITU積極推進(jìn)水上遇險(xiǎn)及平安通信領(lǐng)域新技術(shù)、政策和頻譜需求研究，以滿足航運(yùn)界的日益增長的通信信息效勞需求。2.1I相關(guān)工作進(jìn)展2022年I的無線電通信與搜救SAR分委會(huì)第12次會(huì)議首次提出審議GDSS需求，2022年I的海安會(huì)S第86次會(huì)議批準(zhǔn)了SAR第13次會(huì)議關(guān)于開展對(duì)GDSS要素和程序復(fù)審問題范圍研究的提案，并于次年的SAR第14次會(huì)議上成立特別工作組。按照該工作組方案，已于2022年2月

3、SAR第16次會(huì)議確定GDSS復(fù)審和現(xiàn)代化研究范圍和任務(wù)；海安會(huì)第90次會(huì)議正式批準(zhǔn)并啟動(dòng)GDSS復(fù)審和現(xiàn)代化工程。該工程分為高級(jí)復(fù)審和詳細(xì)復(fù)審兩個(gè)階段，其中2022至2022年開展高級(jí)復(fù)審，高級(jí)復(fù)審包括：1對(duì)GDSS已有九項(xiàng)功能進(jìn)展復(fù)審；2對(duì)正在使用無線電通信優(yōu)先等級(jí)順序進(jìn)展復(fù)審；3對(duì)海區(qū)劃分及設(shè)備裝備需求進(jìn)展復(fù)審；4對(duì)船舶類別差異性要求的審查；5對(duì)遇險(xiǎn)通信和其他類型的通信別離審查等5個(gè)方面內(nèi)容。目前GDSS高級(jí)復(fù)審已根本完成，高級(jí)復(fù)審報(bào)告在2022年導(dǎo)航、通信與搜救NSR分委會(huì)第1次會(huì)議上已獲得通過。在高級(jí)復(fù)審根底上，2022至2022年方案進(jìn)展詳細(xì)復(fù)審，詳細(xì)復(fù)審包括：1GDSS功能要求變

4、化而帶來的要求及解決建議；2GDSS遇險(xiǎn)報(bào)警傳輸途徑與岸-岸通信；3用甚高頻VHF+衛(wèi)星替代中頻F/高頻HF和數(shù)字選擇性呼叫DS設(shè)備；4窄帶印制電報(bào)NBDP在GDSS中的作用；5中高頻誤報(bào)警跟蹤調(diào)查機(jī)制；6結(jié)合I對(duì)e航海研究，以及ITU對(duì)無線電頻譜的研究，考慮將來水上甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)VDES的引入等15個(gè)方面內(nèi)容。2.2ITU相關(guān)工作進(jìn)展由于國際水上無線電通信技術(shù)主要由ITU無線電通信組ITU-R主導(dǎo)，NSR分委會(huì)就GDSS復(fù)審和現(xiàn)代化工作與ITU-R保持了親密聯(lián)絡(luò)。ITU在2022年世界無線電通信大會(huì)上通過了與GDSS復(fù)審與現(xiàn)代化工作親密相關(guān)的兩項(xiàng)重要議題1359號(hào)決議審議頻譜劃分規(guī)那么以

5、支持I的GDSS現(xiàn)代化和e航海戰(zhàn)略；2360號(hào)決議審議有助于引入可能的新的通信技術(shù)應(yīng)用和新應(yīng)用方面的規(guī)那么條款并考慮調(diào)整相應(yīng)的頻譜劃分，以改善水上無線電通信質(zhì)量。該決議建議在ITU-R研究結(jié)果根底上修訂了國際?無線電規(guī)那么?以引入更多水上無線電通信應(yīng)用。3.GDSS現(xiàn)代化背景下水上數(shù)字無線電通信技術(shù)通過對(duì)I和ITU最新會(huì)議文件研究，筆者認(rèn)為為滿足船舶從泊位到泊位間航行的通信信息效勞需求，GDSS復(fù)審及現(xiàn)代化必然將推動(dòng)傳統(tǒng)水上無線電通信向著數(shù)字化，高帶寬，全覆蓋等方向不斷開展，進(jìn)而形成新一代的水上無線電數(shù)字通信網(wǎng)。下面對(duì)ITU-R推薦的GDSS現(xiàn)代化局部關(guān)鍵通信技術(shù)進(jìn)展簡(jiǎn)要討論。3.1水上中頻平

6、安信息數(shù)字播送系統(tǒng)NAVDAT根據(jù)ITU-R.2022技術(shù)建議方案，中頻水上平安信息數(shù)字播送系統(tǒng)NAVDAT是ITU-R推薦的基于中頻500kHz建立岸到船的NAVDAT數(shù)字通信技術(shù)方案。NAVDAT采用10kHz帶寬發(fā)射，通過正交頻分復(fù)用數(shù)字調(diào)制技術(shù)，在16-QA調(diào)制形式下，NAVDAT理論數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)25kbps?？紤]糾錯(cuò)編碼率后實(shí)際傳輸速率約為18kbps，是現(xiàn)有航行警告電傳系統(tǒng)NAVTEX50bps的360倍，可有效解決當(dāng)前NAVTEX系統(tǒng)因速率低導(dǎo)致的業(yè)務(wù)過載和及時(shí)性等缺乏。NAVDAT可播發(fā)包括文本、圖像、音頻、數(shù)據(jù)集等多種數(shù)據(jù)格式。實(shí)現(xiàn)對(duì)航行警告、氣象警告、搜救信息、海盜警告

7、、遇險(xiǎn)等優(yōu)先信息，氣象預(yù)報(bào)、波浪潮流信息、VTS交通信息、引航信息、航標(biāo)信息、AIS報(bào)告等航行信息及電子海圖更新、港口信息和交通狀態(tài)圖等來自平安和可控的信息源的所有相關(guān)信息的廣泛播發(fā)，有效播發(fā)范圍約300海里，可實(shí)現(xiàn)對(duì)A1，A2海區(qū)覆蓋。技術(shù)上，由于集成了船舶位置和水上挪動(dòng)識(shí)別碼SI，NAVDAT支持一般性播送、區(qū)域性播送和選擇性播送等多種播發(fā)本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理方式，并在需要時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)受權(quán)用戶的加密播送。此外，NAVDAT采用與NAVTEX類似的時(shí)隙分配方式，可重用現(xiàn)有的NAVTEX系統(tǒng)根底設(shè)施，并支持通過數(shù)字接口擴(kuò)展，對(duì)GDSS現(xiàn)代化的新通信應(yīng)用及信息效勞提供了良好的開放性。東海

8、航海保障中心于2022年起開展NAVDAT試驗(yàn)系統(tǒng)研究工作，并完成了電子海圖遠(yuǎn)程更新傳輸試驗(yàn)。東海航海保障中心已于2022年1月1日起在上海提供NAVDAT試運(yùn)行效勞；目前系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率約18kbps，并根本實(shí)現(xiàn)對(duì)A1，A2海區(qū)覆蓋。3.2水上高頻數(shù)字化數(shù)據(jù)交換及電子郵件系統(tǒng)根據(jù)ITU-R.1798-1技術(shù)建議方案，水上高頻數(shù)字通信采用自適應(yīng)通信技術(shù)，能自動(dòng)評(píng)價(jià)各信道通信質(zhì)量并根據(jù)信道通信質(zhì)量來選擇最正確工作信道，經(jīng)由高頻海岸電臺(tái)可實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)互通。它共推薦了三套技術(shù)方案。1使用數(shù)字信號(hào)處理DSP技術(shù)和正交頻分多路傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)協(xié)議，可有效解決頻率選擇，頻譜使用等問題。該類高頻數(shù)字通信設(shè)備使

9、用32個(gè)載波，4相位波形，中心頻率1700Hz。因?yàn)閱我环州d波帶寬小，能容忍中等衰減；故多載波方法可評(píng)估到衰退信道而不需要補(bǔ)償器，使得多載波的通信可以簡(jiǎn)單進(jìn)展，設(shè)備缺點(diǎn)主要是是對(duì)頻偏和振蕩器相位噪聲較敏感。目前物理層原碼根本速率為1684bps。2電子郵件系統(tǒng)GlbalLinkNetrk基于Patr-協(xié)議，使用18個(gè)子載波，物理層原碼根本速率為3600bps，頻道帶寬為3kHz雙工信道。3寬帶高頻數(shù)字傳輸系統(tǒng)基于船舶通信互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議系統(tǒng)InternetPrtlfrBatuniatins，采用FD+xQA或FD+QPSK調(diào)制方式，最正確傳輸速率為22kbps，頻道帶寬為10-20kHz的雙工通道。

10、高頻通信主要以天波方式靠電離層反射傳播，可實(shí)現(xiàn)數(shù)千公里遠(yuǎn)程通信，故在通信領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，是海岸電臺(tái)遠(yuǎn)間隔 通信保障的有效手段。南海航海保障中心2022進(jìn)展了長達(dá)2000公里的高頻組網(wǎng)通信測(cè)試，完成了與挪動(dòng) 的數(shù)字化語音、文本短信的高頻數(shù)字通信。3.3VDES根據(jù)ITU-R.1842-1技術(shù)建議方案，VDES系統(tǒng)集成了自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)AIS、特殊應(yīng)用報(bào)文AS和寬帶甚高頻數(shù)據(jù)交換VDE三項(xiàng)功能，不僅能實(shí)現(xiàn)船-船、船-岸間的數(shù)據(jù)交換，還為將來實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與船舶的遠(yuǎn)程雙向數(shù)字通信預(yù)留了空間。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是在保障AIS已有功能應(yīng)用根底上，通過AS和VDE全面強(qiáng)化船舶通信的數(shù)據(jù)傳輸才能。詳細(xì)來說VDES為不同

11、內(nèi)容及格式的信息劃分了專用頻譜：與航行平安親密相關(guān)的船舶位置和航行狀態(tài)信息仍保存在AIS專用信道下，以減輕該信道負(fù)擔(dān)，并保證其不被占用；與導(dǎo)航無關(guān)的水文氣象等非平安信息由AS承載，并為其配置兩個(gè)25kHz信道；而對(duì)于其他內(nèi)容更豐富、格式更靈敏的信息那么依托100kHz的雙頻信道由VDE完成傳輸，大大進(jìn)步船-船及船-岸的數(shù)字通信速度。對(duì)航海者來說，VDES系統(tǒng)對(duì)船舶位置報(bào)告和平安性相關(guān)信息給予最高優(yōu)先級(jí)，開拓專用頻段保障信息傳輸，其次是使用更靈敏，航海者可根據(jù)需要主動(dòng)向其他船舶、港口推送或定制信息，最后是依托信道調(diào)整使得信息傳輸速度極大提升，VDES系統(tǒng)的理論傳輸速率可到達(dá)307kbps。4.完畢語綜上，GDSS現(xiàn)代化進(jìn)程中迅猛開展的水上無線電數(shù)字通信技術(shù)可以對(duì)船-船，船-岸提供數(shù)字化，高帶寬，全覆蓋的通信效勞，實(shí)現(xiàn)文本、圖像、音頻、數(shù)據(jù)包等多種數(shù)據(jù)格式航運(yùn)信息效勞的