北极航线无线通信能力测试方式研究

云泽雨

（天津通信中心，天津 300456）

1 引言

近年来，随着全球气温变暖海冰融化，北冰洋区域航行的船舶数量逐渐增多，北极航道也开始逐渐商业化运行。北极航道的开通拉近了我国与欧洲、北美等市场的距离，将导致国际分工和产业布局发生变化，进而影响我国沿海地区产业分工和经济发展布局，我国北极航运的发展是未来趋势。自2013年首艘中国货轮“永盛轮”经北极东北航道到达欧洲后，近些年通航北极航道的船舶逐渐增加。

为了全面了解北极航线东北航道通信保障情况，近年来，天津海岸电台进行了一系列相关测试研究。自2014年，对我国首艘北极航线船舶“永盛”轮的首航通信情况展开调研开始，近几年天津海岸电台开展了北极航线东北航道船岸短波通信研究，通过DSC通信与SSB语音的实船通信测试等手段，验证北极航线东北航道的船岸通信情况和与国内海岸电台短波实际通信效果。持续开展北极航道通信测试对未来提升北极航段通信保障能力，具有极大的意义。如何继续开展更有效的、范围更广的北极航线通信能力测试评估是值得进行深入研究的。

2 研究新的通信能力测试方式

通过近年来的研究及实际船岸测试，发现目前天津海岸电台现有的设施及通信手段相对比较缺乏。且天津本地的地理位置与北极航线经度跨度较大，时区跨度较大，因而在北极航道东北航线短波通信效果较差，可能不能满足船舶航行中的船岸通信需求。为此需要研究新的测试方式，基于开展更有效测试的目的，天津海岸电台进行了新疆乌鲁木齐及喀什、内蒙古满洲里等地的实地考察，对当地的通信场地和通信条件进行了调研。考虑在我国地理位置上更靠近北极航道的位置进行选址并与航道航行的实船进行测试。

测试结束后对测试期间船岸记录的通信情况数据进行整理分析，对测试点、天津海岸电台本地的通信效果进行比较分析，得出客观结论。根据测试分析结论，如果在上述位置能满足船岸通信要求，将进一步计划在选定的陆地地点建设无人短波通信站，实现北极航线商船的短波通信需求。

3 北极航道通信能力测试内容及方式

3.1 通信能力测试内容

根据船舶航行中的实际通信需求，研究认为测试内容应包括DSC报文通信测试、SSB语音通信测试，具体如下：

3.1.1 DSC测试

使用频率：12577.0kHz 16804.5kHz。

测试时间：间隔4小时测一次，按照北京时间每天0：30、4：30、8：30、12：30、16：30、20：30开展一次测试，测试内容包括DSC报文收、发情况，报文是否完整等。

船舶在测试时间向天津海岸电台（004121100）发送Individual（单独呼叫）Safety（安全）/TEST测试信息。岸台收到后，自动回复。若岸台未收到船方信息，主动向船方发起常规呼叫。收、发完毕后，双方再用约定的SSB频率进行语音确认1次，并对以上通信情况进行记录。船方接收到岸台发送或回复的信息后打印测试报告或拍照留存。双方记录测试时间和接收/发送情况，船方还需记录测试点的船舶经纬度、天气等内容。

3.1.2 SSB语音测试

客观测试航行于北极航道的船舶航行过程中发送的SSB语音信息的接收效果，记录通信时间、声音清晰度、持续时间等方面的情况。测试记录测试点天线的信噪比及接收强度的情况，作为通信效果分析的参考。对接收质量进行全面分析。

3.2 通信能力测试方式

3.2.1 测试方式概述

在船舶开航后，即开始进行测试工作。因考虑到船舶航行中所处位置变化，所以采取分段对陆地测试点测试的方式，故采取在不同航行位置，不同时间段内，根据船舶与陆地测试点的距离远近，即根据航行位置的纬度与陆地测试点纬度相近度来进行测试。船舶从我国北方海域开出后分别向天津海岸电台和满洲里测试点发送测试信息，直至满洲里测试点持续无法收到信息为止；船舶航行至靠近新疆经度位置附近时与天津海岸电台和新疆测试点发送语音信息的方式，来分别记录通信效果，船岸两端分别记录。

考虑到测试点建设发射设施的成本及当地对无线电发射的管理限制，在异地测试时不进行发射，研究采取将测试点接收到的信号传送至天津海岸电台来进行接听，然后利用天津海岸电台的发射设备进行发射，来实现船岸两端的双向通信。在不能建立良好通信时，施行通信保障计划。

3.2.2 具体测试方式

船岸双方约定测试计划及时间安排，原则上从每日零点开始每4 个小时半点与天津海岸电台进行一次DSC TEST CALL，依此在12M、16M上进行测试，30分钟后进行SSB通话测试，依次对6M/8M/12M各个频段进行测试，双方记录通信效果。需在测试记录中详细记录通信效果、测试时间、通信持续时间、测试地点、地点详细经纬度、天气状况及其他需要明确备注的信息。若通信效果良好，双方可根据实际情况约定下次通信时间。在特定时间和特定的航行地点船岸双方可单行约定测试通信效果，由船端依据实际情况发起呼叫。岸端测试点在测试开始前，由测试人员携带收信机及信号传输设备到现场进行安装调试，接入当地的短波接收天线，并进行接收及通信传输测试，保证接收链路的有效连接。

3.2.3 测试期间通信保障方式

测试期间，以天津海岸电台为总指挥单位，负责协调船端与各岸端的通信。考虑到在外埠测试地点进行接收，而不进行发射，故只能接收船舶语音，而不能向船舶发送信号，为解决向船端反馈的通信问题，可通过以下方式解决。

（1）船端利用船舶现有的卫星设备和随船人员携带的卫星电话作为与岸端沟通的工具，可以直接拨打岸端各个测试位置的移动电话或者固定电话进行联系。

（2）岸端天津海岸电台、各个测试点分别配置一套卫星电话，作为岸端与船端主动联系的工具，可直接拨打船端卫星通信号码。天津海岸电台位置具备无线通信的收发功能，在通信效果较好的时候，可以实现与船端的双向沟通，在无法建立良好通信时，卫星电话作为通信方式的补充。

（3）岸端侧天津海岸电台与测试点之间可直接利用陆地联系方式进行沟通，天津海岸电台可向测试点进行主动询问，测试点可向天津海岸电台主动报告。

4 远端测试点信号传输方式研究

在实际通信测试中要采取将测试点接收到的信号传送至天津海岸电台来进行接听，然后利用天津海岸电台的发射设备进行发射，来实现船岸两端的双向通信。需要研究实现天津海岸电台对远端测试点信号的接收的传输方式。

4.1 总体传输方式介绍

当前海岸电台对远端设备进行遥控的方式以专线网络和微波传输（适用于近距离，有距离限制）为主，考虑到远端测试点架设专线不便，研究后拟采取公网VPN传输方式。

测试时在远端测试点可采用J RC公司的NRD630接收机来接收从北极收到的呼叫信号，通过天津海岸电台现有的一套可利用的多功能工作站转换，工作站将接收机的音频信号与信道控制信号以TCP/IP的协议形式转出，工作站通过专用路由器（带VPN功能）经外网传输。天津海岸电台中控台配置与测试点匹配的专用路由器（VPN功能），天津海岸电台中控台端提供一路带固定IP地址的外网连接端口，用于接入到VPN路由器，用于与测试点位置的路由器建立VPN连接，进行测试点数据包的接收。

PC端接入VPN路由器，建立联系。通过工作站软件设置，在系统中对测试点的NRD-630接收机和多功能工作站进行注册，使其加入到操控软件系统中。实现天津本地远端操控测试点NRD-630接收机与语音数据的接听。

测试连接及传输示意图如图1所示：

图1 连接及传输示意图

图1中，测试端多功能工作站，NRD-630接收器和坐席操作端在注册服务器上注册，使得坐席操作端具备权限操作多功能工作站。当船上开始呼叫时，坐席操作端发送指令由VPN专线路由器来调整NRD-630的接收频道，当收信机收到语音信息后，多功能工作站将声音回传给坐席操作端，坐席通过切换开关调整声音大小并输出。

4.2 系统主要设备及实现方式介绍

4.2.1 多功能工作站

多功能工作站的系统架构系统分为客户端、客户端服务器、电台工作站以及通道控制器四个部分。客户端主要负责实现DSC系统控制、语音系统控制、遥控系统控制。客户端服务器主要负责数据的维护，指令、系统状态、报文等的下放、转发。电台工作站主要负责按照客户端服务器发送的报文，指令等数据发送至通道控制器，同时实时取得电台设备的数据上报给客户端服务器。NRD630接收机主要负责接收电台工作站发送的报文、指令进行处理并反馈电台状态给电台工作站。

4.2.2 VPN传输方式介绍

VPN是通过在128位以上的加密传输方式在公共网络上实现资源的远程访问既让非本地终端可以远程实现本地访问。

图2 多动能工作站系统图

利用VPN的解决方法就是在内网中架设一台VPN路由器。非本地网络在当地连上互联网后，通过互联网连接VPN路由器，然后通过VPN路由器进入本地网络。为了保证数据安全，VPN路由器和客户机之间的通讯数据都进行了加密处理。有了数据加密，就可以认为数据是在一条专用的数据链路上进行安全传输，就如同专门架设了一个专用网络一样，但实际上VPN使用的是互联网上的公用链路，因此VPN称为虚拟专用网络，其实质上就是利用加密技术在公网上封装出一个数据通讯隧道。利用测试点本地现有的外网接入VPN路由器，通过路由端口使用IPSec或L2TP等连接协议架设VPN专线，使天津海岸电台实现对测试点接收站的本地访问，通过设置128位或者256位密钥加密方案对通信进行加密可以实现安全连接访问。

5 结束语

本文分析提出了如何有效的进一步开展北极航线通信能力的测试评估方法，对远端测试点的信号回传传输方式进行分析研究和设计，提出探索研究进一步对北极航线提供通信保障的方向，完善我国的海上安全通信保障能力，为今后北海航海保障中心天津通信中心更好地做好北极航道海域通信工作提供依据，为将来在靠近北极的地理区域建设远端台站提供数据参照，也为上级主管部门提供参考资料。