海上无线电通信计划的现状和发展

摘 要：海上无线电通信计划（MRCP）是协助电子导航和全球海上遇险与安全系统（GMDSS）所需的无线电通信系统，并为支持电子导航、GMDSS和海洋自治系统的发展做出预测。本文以此为背景，介绍了目前海上无线电通信情况和存在的问题，同时，提供了关于其未来发展的一些思考和建议。

关键词：海上无线电通信计划 e-Navigation 数据通信

海上无线电通信计划（MRCP）由国际海上助航和灯塔管理协会（IALA）开发，该计划旨在实现协调全球导航系统；促进航运的安全、高效运行，同时协调国际海事组织（海事组织）、国际水道测量组织（IHO）、国际电工委员会（IEC）和国际电信联盟（ITU）等，共同解决新兴导航技术、水文和船舶交通管理问题。

1.背景

数字通信越来越渗透到我们的日常生活中，而基于文本或图像的通信。地理空间定位等更快、更完整的通信解决方案的需求也在快速增长。

目前，几乎所有的电子导航都依赖于高效的船舶、船岸或岸线电子数据传输。现有的通信系统在许多地方可以满足这些需要，但仍需要新方法来实现电子导航的全部潜力。在许多情况下，对于通信系统支持电子导航的性能要求（尤其是数据容量）是未知的，而且很可能随着时间的推移而改变。所以，研究和分析用户需求已势在必行，以便更好地确定数据传输的要求，以解决电子导航的问题，并促进海洋环境的数字通信的发展。这为分析通信技术和提供在迅速变化的海洋环境中实施战略指导的机会提供了基础。

2.面临的问题

2.1技术问题

从模拟到数字的转变，从声音到数据，为将来的无线电通信指明前进的道路。一项实施数字通信技术的战略，以及提供有效的设备和基础设施，是在传递信息时不需要用户选择一种备选数字通信技术；系统将根据可用的技术和数据传输所需的参数选择最合适的方法来传输数据。

目前，海事部门无线电通信面临的挑战是，需要在全球范围内更多地传递更多的信息，这给频谱的可用性带来了压力。作为一种有限的资源，频谱在全球所有用户的需求不断增长。无线电频谱是由ITU管理的，它不仅包括频率，而且包括所使用的系统的技术和标准。这就要求国家行政当局与ITU协调，以确保获得无线电频谱以支持电子导航通信技术，并争取得到ITU成员国对MRCP的支持。

2.2操作问题

海上无线电通信在运行环境中发生了许多新的挑战，主要包括：e-Navigation的开发和实现；对全球卫星导航系统（GNSS）的广泛依赖及其作用位置、e-Navigation态势感知和通信所需的时间控制；以更高的能力水平来满足日益发展的本地交通监控方案和越来越严格的船舶交通服务；平衡传统导航技能、电子海图显示与信息系统（ECDIS）和综合驾驶台系统（IBS）等技术。

GNSS的引入使航行者能够更安全地航行，但作为引入电子导航的一部分，还存在操作不当使得电子导航组件失败或被拒绝的现象。在采用任何通信技术之前，必须要解决专业人员的人为因素，例如安全、责任和注意义务等方面的培训。

3.现有通信系统技术

3.1数字选择性呼叫（DSC）

DSC是一种使用数字代码的技术，它使广播电台能够与另一个电台或一组电台建立联系，以便在中等到长距离的范围内进行遇险或一般通信。DSC主要用于在开始遇险、紧急和安全通信之前，使用无线电话或MF/HF无线电话，在船到船、船到岸和岸上进行遇险报警、紧急和安全呼叫。目的是为了消除在船上的桥梁或岸上的人工监视的需要，以监测在遇险和安全频率上持续的无线电接收器。DSC是全球海上遇险和安全系统（GMDSS）的一个组成部分。DSC还可用于呼叫单个电台、电台组或无线电范围内的所有电台。每艘配备DSC的船舶或海岸站都被赋予一个独特的9位数字海上移动服务标识（MMSI）。

3.2语音通信

为了更好的保障船舶的航行安全，方便岸台与船舶之间的沟通和联系，国家海事部门在船舶、岸船和船岸的运作模式中，使用中频/高频无线电频谱来实现此目标。一般的语音通信发生在带宽为1.6-26.5 MHz的波段，船舶根据距离可以在适合的频道上呼叫岸台，而岸台根据国际SOLAS公约执行24小时安全值守，通过岸台转线实现船舶的通信需求。

3.3数据通信

NBDP是一种将无线电信号自动化的技术，是GMDSS的一个组成部分，可以作为基于文本的遇险后续通信和船到船、船到岸和岸到船之间的通用通信，以克服语言上的困难。NBDP用于一般通信的使用正在减少，现在用于船舶的位置报告，并公布海岸电台的气象警报和预报。国际海事组织表示，NBDP可以作为GMDSS下的必要系统而被逐渐删除。

3.4导航电传（NAVTEX）

NAVTEX是一个国际性的自动化系统，可以即时发布海上安全信息（MSI），如航海警告、天气预报和警告、搜索和救援通知以及类似的信息。NAVTEX接收器是一个小型的，低成本的独立的智能打印无线电接收器。在使用518 kHz时，用英语广播信息，而486khz和4209.5 kHz则用当地语言和英语进行广播。这些消息是用一个头代码编码的，该头代码通过使用alphabets來表示广播电台、消息类型，然后是两个数字，显示消息的序列号。广播的时间由地区（NAVAREA）协调，以共享相同的频率。

3.5自动识别系统（AIS）

AIS系统是船舶和岸上当局使用的基于时分多址（TDMA）的数据交换系统。AIS系统的主要目的是通过协助船舶的有效航行、环境保护和船舶交通服务（VTS）的运作，以提高航行的安全性，满足以船舶对船方式进行避碰。AIS系统为船舶提供了一种手段，使船舶通过电子方式交换船舶数据，包括识别、位置、航向和其他附近船舶和岸上站点的速度，这些信息可以显示在屏幕上。AIS系统的目的是协助船只的值班人员，并允许海事部门跟踪和监测船只的动向。此外，AIS系统还可以根据应用程序特定的信息进行数据交换，以实现导航和安全相关的目的。

3.6应急位置指示无线电信标（EPIRB）

应急无线电信标是警报和跟踪发射机，它有助于探测和定位船只、飞机和遇险人员。同时也是GMDSS的一个组成部分。其功能包括：报警--载体遇到危险时能够自动或人工发射遇险报警。识别--发射的报警信号中含有识别信息，便于确定载体。定位--信号中含位置信息（GPS），或通过检测其发射的信号计算出其位置（利用多谱勒效应）。此外，还具备寻位功能。

4.海上无线电通信的未来发展

4.1数据通信方面

由于冰原的消退，极地地区的船只流量可能会增加，这可能会增加高频通信的需求，因为地球同步卫星不覆盖这些区域。不同的系统操作人员正在使用3 kHz通道研究增加的数据率，以此提高数据的速度。

VHF用于数字数据传输的应用还没有得到海事界的广泛应用。为此，国际电联已向VHF海上移动频带内的VHF数据交换系统提出了新建议ITU-RM .2092- 2，此建议中提到VHF数据交换系统集成了VHF数据交换（VDE）、应用特定信息（ASM）和VHF海上移动频带自动识别系统（AIS）的组成部分，并针对性地提供了ASM和VDE的技术特性。

4.2自动识别系统（AIS）方面

AIS系统并不是高速和大容量数据通信的理想选择。然而，AIS是一个已证实的海事数据系统、船舶装备和岸上基础设施建立。未来的AIS渠道计划应至少考虑以下几点：第一，安全航行的频道：在美洲、亚洲和太平洋区域，AIS 1和AIS 2只被分配给AIS使用，但在欧洲和非洲区域，它们仍然与陆地移动和固定服务共享服务。考虑未来的目标是申请独家全球分配AIS 1和2频率在海上移动服务。第二，AIS的卫星探测渠道：AIS是GMDSS的一部分。处理遇险报警、紧急和安全通信应由地面和卫星通信进行；因此，需要专用的海事频率。AIS的卫星探测是一种从地球到卫星的单向系统；但在GMDSS中，确认从卫星到地球的双向系统是必不可少的。

4.3通信技术的自动选择方面

一些现有的海洋通信技术，如AIS系统，自动执行数据通信，而不需要船舶的船员对通信过程进行干预。在AIS的具体情况下，机组人员在每次航行开始时设定一定的航次参数，并随时改变航行状态，通信过程是自动的。其他现有的海洋通信技术，如甚高频语音通信，要求船舶的船员调整通信设备。在VHF语音的情况下，这涉及到决定和选择合适的通信信道。

一个理想的电子导航通信系统将自动运行，根据船舶的位置选择最佳的通信技术、通道和特征，以及交换的数据类型。这一自动程序将按照海员的规则和需要进行管理，需考虑避免延迟的问题，例如与其他船只交换安全及航行数据，或从岸上的电子系统接收信息。

5.总结

海上无线电通信是数字概念的驱动因素。数字通信的发展对海事部门的运作方式产生了深远和长期的影响。预计电子导航将会受到该计划中所确定的许多当前和未来技术的支持，同时，还需要通信设备支持电子导航的应用程序。通信设备的设计也需实现在船上、船舶之间、船舶与岸上之间以及海岸当局和其他各方之间的授权无缝信息传输。

参考文献：

[1]楊永康.海上无线电通信（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]IALA. ENAV21-14.1.25.http：//www.ialaaism.org/

[3]ITU-RM.2092 Technical characteristics for a VHF data exchange system in theVHF maritime mobile band，2015.