M SDS对GMDSS的功能拓展与应用

李彬 朱玉柱 邹韵 马德浩 李红喜

摘要：GMDSS复审工作于2016年完成，目前已经进入现代化阶段。Inmarsat自GMDSS建立之初就是其重要组成部分。2012年，澳大利亚、英国等国家提出通过在Inmarsat FB系统中引入海事安全数据业务（MaritimeSafety Data Service，MSDS）进一步满足GMDSS要求。本文以时间为脉络，梳理了GMDSS现代化进程中Inmarsat演进过程，以GMDSS需求为着眼点介绍了MSDS主要功能、运行的基本构架，以帮助航海工作者尽快了解这一新技术。

关键词： GMDSS现代化;Inmarsat;海事安全;MSDS

0 引言

时至今日，全球海上遇险与安全系统（ GMDSS，Global Maritime Distress and Safety System）已经运行了近30年，对于海上人命和财产安全发挥了举足轻重的作用。GMDSS诞生之初以解决“人人互联”为主要突破方向，提供了以无线电话、传真和电传技术为主的一揽子方案。随着海上船舶運输技术向着现代化、信息化方向快速发展，网络技术逐渐成为限制海事安全保障技术应用的新瓶颈。在实践工作中，能够方便、快捷和廉价地提供互联网业务支撑的甚小天线地球站（ Very Small Aperture Terminal，VSAT）、国际海事卫星通信系统快速宽带子系统（ International Maritime Satellite System FleetBroadband，Inmarsat FB）等已经在船上得到广泛应用。但是令人遗憾的是，上述通信技术由于各种原因一直未被国际海事组织（ IMO，International Maritime Organization）认可作为GMDSS的组成部分。现如今，打破通信技术桎梏已成为IMO提升海事安全需要解决的首要问题。

1 MSDS 加入GMDSS的进程

2010年，国际移动卫星组织（ International MobileSatellite Organization，IMSO）向无线电通信和搜救分委会（ Sub-committee on Radiocommunications and Searchand Rescue.COMSAR）提交信息提案，表示将要关闭Inmarsat B业务，预计关闭时间为2014年12月31日[1]。同年，海事安全委员会（ Maritime Safety Community，MSC）安排COMSAR着手对新一代卫星业务加入GMDSS的相关事项进行评估审核。2011年，COMSAR注意到文件MSC 88-8-3中所提及的，由IMSO提供的新一代Inmarsat FB 500终端将在GMDSS中提供服务的情况[2]。

2012年12月，澳大利亚、荷兰、英国和美国提交信息提案，宣布基于Inmarsat I的4代星（I-4）的InmarsatFB 500终端将开始引入海事安全语音业务[3]，该业务可以提供与Inmarsat I的3代星（I-3）相似的覆盖范围，以船对岸、岸对船的方向提供遇险和紧急语音呼叫，并具有抢占信道的功能，不仅满足大会决议案A.694（17）和MSC决议案MSC.130（75）有关信息划分优先级别的全部要求，同时还满足大会决议案A.1001（25）[4]中除了3.6条“恢复和备用卫星”的所有要求。同时该信息提案还进一步说明，Inmarsat FB将于2014年通过引入MSDS为船舶提供接收MSI的功能。提案表明，一方面如果船舶已经安装了Inmarsat C设备，目前可以使用Inmarsat FB 500终端作为《1974年SOLAS公约》的履约设备;另一方面，通过引入MSDS，Inmarsat FB将具有更为完善的GMDSS相关功能。至此，Inmarsat B退出历史舞台，Inmarsat FB系统将开始提供GMDSS服务。

在2016年9月的MSC 97会议上，英国在InmarsatFB的MSDS主题下提出，希望MSDS得到组织认可并用于GMDSS。在此次会议上，MSC指示导航、通信和搜救分委会第4次会议（ The Sub-Committee on Navigation，Communications and Search and Rescue， NCSR 4）

考虑针对上述问题应该采取的措施，尤其需要考虑将其作为Inmarsat的一个新应用还是作为对于现存业务的附加备份，并要求提供结果报告和评论及建议，特别需要注意IMO大会决议案A.1001（25）的要求。英国在文件NCSR 4-18-3[5]提供了补充信息以支持考虑MSDS的应用和评估，并定义为“现存GMDSS卫星业务提供商的新业务”。MSDS通过Inmarsat中与I-3覆盖范围类似的I-4，可以提供GMDSS基本功能中的卫星业务。通过在标准Inmarsat FB船站设备上加装海事安全终端（MaritimeSafety Terminal，MST），航海员既可以获得GMDSS中所要求的安全业务，也可以获得普通的Inmarsat FB业务，信息提案NCSR 4-INF.9[6]进一步提供了其与A.1001（25）的符合度信息。

NCSR 4-29[7]注意到，寻求MSDS业务认可的是I-4覆盖下的中东和亚洲洋区（Middle East and Asia，MEAS），该洋区与其他I-4卫星存在重叠区，但是以后可以根据需要再评估未来卫星覆盖的范围。NCSR同意把MSDS作为一种新的应用进行评估，并且注意到由于A.1001（25）起初就是基于Inmarsat系统起草的，由此并不是A.1001（25）的所有要素都要评估。开展评估时，主要遵循A.1001（25）决议案，涉及海事遇险和安全通信、优先接入、优先抢线、卫星备份、SAR当局对于识别信息的获得、遇险报警的接收、海事移动终端的控制、设备测试、海事遇险报警的路由、数据通信系统、广播MSI的设施。MSC 98邀请IMSO实施评估，并把结果汇报给NCSR。2017年11月，IMSO向NCSR 5-14-1[8]提交题为“认可Inmarsat FB海事安全数据业务在GMDSS中应用”的提案。

IMSO针对英国提交的提案NCSR 4-18-3及NCSR4-INF.9中Inmarsat FB的MSDS相关内容进行了技术和运营评估。评估是多维度的，主要包括海事遇险和安全通信、优先接入和信道抢占、卫星资源的备用、船舶识别信息、发给收据部门信息的可获得性、遇险报警的接收、海上移动终端的控制、测试手段、海事遇险报警路由、数据和语音通信系统、MSI的广播手段、特殊技术、业务的可获得性等。文件NCSR 5—14—1的附件部分载录了评估结果，结果显示均已满足A.1001（25）中的全部要求。

2 MSDS的主要功能

目前，一共有2个Inmarsat系统可以用来满足GMDSS A3海区的部分要求。Inmarsat C通过数据业务提供遇险报警、遇险通信业务，运用Inmarsat增强群呼的SafetyNET和SafetyNET II业务接收MSI。InmarsatF77目前通过语音和数据业务提供遇险、紧急、安全和常规呼叫，并且在船岸双向上具有信道抢占功能。但是根据文件NCSR 3-19-1[9]，F77业务将在2020年12月1日关闭。

Inmarsat FB是Inmarsat全球宽带局域网（BroadbandGlobal Area Network，BGAN）的一部分。BGAN包括Inmarsat所有并经营的卫星接入站（Satellite AccessStation，SAS），通过稳定、双备份的地面网络实现其内部以及与其他各方的连接，进而提供语言和数据业务。BGAN平台以与现存的Inmarsat C、F不同的网络构架通过I-4进行通信，新构架为全球提供了容量更大、弹性更好的通信系统。Inmarsat FB包括FB150、FB250、FB500和Fleet One等终端类型，可以提供相同的语音和数据业务。各种终端只是各自的速率有所区别，但是不会影响到MSDS业务。除了基于数据的IP业务，所有的InmarsatFB终端都支持语音电路交换业务，即Inmarsat FB满足所有的语音通信要求，包括通过海事安全语音业务提供满足MSC.130（75）的遇险和紧急通信。

此外，Inmarsat FB还支持遇险、安全、紧急和常规数据业务，以及通过加装MST接收MSI。MSDS被设汁为可以像在一个系统内部一样向Inmarsat C和F提供遇险、紧急和安全业务，是完全的端到端解决方案，可以向航海员、海事搜救协调中心（ Maritime Rescue CoordinationCentre，MRCC）、海事安全信息提供者（Maritime SafetyInformation Provider，MSIP）提供增强的GMDSS功能。MRCC和MSIP通过安全的网页界面连接，不需要任何特殊的设备。MSDS通过在4个区块段内整合Inmarsat C以提供GMDSS业务及功能，Inmarsat C则将与MSDS共存。具体如图1所示。

3 MSDS运行的基本构架

（1）岸端

岸端包括MRCC和MSIP。经过Inmarsat的授权和认可，MRCC和MSIP分别通过安全的网页接入MSDS，把他们和海事安全服务器（ Maritime Safety Server，MSS）连接起来。基于MSDS的设汁，MRCC不需要新增任何设备。SafetyNet及SafetyNet II信息流向如图2所示。

（2）地面设施

地面設施需要考虑MSS、Inmarsat C和F系统的网络协调站（ Network Control Station，NCS）及Inmarsat FB通信组织等三方面问题。

Inmarsat拥有并运营4个专f J建造的MSS，每一个都拥有100%的内部应用冗余度。其中，2个在伦敦的Inmarsat总部，另外2个位于荷兰Burum的SAS，这样从物理、应用、地理等方面又进一步为MSDS提供了可靠的冗余度。

陆上用户和船端MSDS终端都与MSS相连接，而MSS还与NCS相连接，从而允许向C系统的终端广播信息。这种框架设计保证包括重要搜救通信在内的MSI，能够从一个输入端经由适当的卫星同时向所有的GMDSS终端广播。换而言之，陆地与MSI有关的用户，一次接入MSS，就可以同时向Inmarsat FB和C用户播发信息，如图1所示。

Inmarsat FB通信网络由BGAN的SAS组织。I-4的SAS等同于I-3的地面站，分别与MSS和地面通信网络链接。每一个I-4卫星覆盖区都有不止一个SAS，以此分别从物理和地理层面为Inmarsat FB提供了网络复原力和冗余度。目前主SAS和备份SAS都已经投入运营。一旦主SAS失效，每个洋区至少有一个备份SAS会启动并马上提供服务。所有的SAS通过租用的、冗余备份和高容量的线路和业务与公共电话交换网（ Public Switched Telephone Network，PSTN）、分组交换数据网（Packet Switched Data Network，PSDN）以及凶特网进行地面交互。网络的多冗余路由设汁，保证为遇险和安全通信提供高可靠的通信线路，这也是A.1001（25）中4.4.2段的要求。

（3）空间段

I-4 EI前被用来支持BGAN业务，例如Inmarsat FB业务。同时，I-4早期也是GMDSS中C和F业务的备份卫星。I—4原来有3颗卫星，覆盖范围分别是亚洲太平洋地区（ Asiaand Pacific，APAC）、美洲地区（America，AMER）以及欧洲、中东和非洲地区（ Europe and Middle East and Africa，EMEA）。为了扩展覆盖区域和业务容量，Inmarsat与合作伙伴欧洲航天局（ European Space Agency，ESA）于2013年发射了Alphasat卫星，从而建立了与I-3相类似的4个覆盖区域。2016年7月，Inmarsat把I-4 F2卫星从25°E移动到了新的位置64°E，即MEAS，这样最终确定了4个洋区覆盖的基本框架。目前4个卫星位置如下：

APAC： Inmarsat 4 Fl - 143.50E：

AMER： Inmarsat 4 F3 - 980 W;

EMEA： Inmarsat 4 F4 - 250 E;

MEAS： Inmarsat 4 F2 - 640 E。

其中，APAC的主SAS和备份SAS分别是Aukland和Paumalu;AMER的主SAS和备份SAS分别是Laurentides和Paumalu;EMEA的主SAS和备份SAS分别是Fucino和Burum;MEAS的主SAS和备份SAS与EMEA相同。Inmarsat计划自2020年开始发射I-6，I-6同时搭载Ka和L波段轉发器。可以预见，届时Inmarsat FB通信能力会得到进一步提升。

（4）船载设备

MSDS与现存的Inmarsat FB终端能够很好地兼容，只需要在船端加装MST即可。MST提供一个视频显示终端，允许航海员独立于Inmarsat FB的一般通信业务使用MSDS。标准化MST软件由Inmarsat开发并提供给InmarsatFB设备制造商，保证了所有制造商产品对系统安全功能的标准化运用。通过MST，航海员可以获得IMO要求的A.1001（25）载明的所有功能。

典型的MSDS包括甲板下设备和甲板上设备两部分。其中，甲板下设备包括海事安全业务终端、送受话器以及打印机;甲板上设备主要是收发天线及其附属设备。其中，每一个甲板下设备的MSDS终端内部有一个客户识别模块（ Subscriber Identity Module，SIM），SIM卡包含了国际移动用户识别（ International Mobile Subscriber Identity.IMSI）。当用户终端投入使用时，IMSI会在Inmarsat系统注册，系统将认可终端是一个MST。与IMSI -同在Inmarsat系统中被录入的还包括船舶的水上移动通信业务标识码（ Maritime Mobile Service Identify，MMSI）、呼号、船舶名称、IMO编号、船舶电话号码、船东信息、船旗及紧急联系的细节信息等。Inmarsat有2个数据库，且需保证其日常巡检。目前，数据库的维护主要依靠各参与方提供高标准的精确船舶信息。

除了被认可的业务，MST还提供特色安全业务：

①遇险信息交流，同时在多条船舶和多个MRCC之间进行的文本形式的有关遇险操作的信息交流;

②MSI推送，允许航海员选择NAVAREA/METAREA区域并查阅和下载30天以内的MSI;

③选择MRCC，允许航海员选择接收其遇险信息的MRCC;

④MSI的滤除，允许航海员拒绝接收不相干的MSI种类。

此外，在地面段、空间段和本地，MSDS都具有完全的优先通信及信道抢占能力。

（5）网络操作

岸端、地面、空间设施以及船载设备接受位于Inmarsat伦敦总部的24 h人工值守的网络操作中心（NetworkOperation Centre，NOC）的不间断监控，并通过Inmarsat所有的位于荷兰Burum的SAS的操作备份中心进行地理冗余备份。

NOC的管理者和SAS的操作员负责维护系统的运行状态。作为NOC工作的一部分，管理人员每天进行2次遇险报警和语音遇险呼叫测试，遇险报警和呼叫会在NOC发出警报，且根据A.1001（25）段落4.4.3的要求，报警需通过手动模式确认。除被提交给MRCC的遇险报警和语音遇险呼叫外，一封自动生成的E-mail会被发送给NOC、相关的SAS和MRCC，其中包括呼叫的来源、船舶名称、位置、联系号码等。一旦NOC得知有一份遇险报警正在被处理，无论是移动站发起还是终止的，其在整个BGAN正在进行或者汁划进行的、可能影响到信息被成功提交的操作都会被停止或者延迟。如果默认或者首选的MRCC在1 min之内没有对遇险报警或者呼叫做出确认，MSS将把信息转给下一个MRCC，如果需要可能还会进一步转发给其他的MRCC。

NOC对遇险报警和呼叫实时监控，以保证MRCC会做出反应。如果语音遇险呼叫或者遇险报警没有被MRCC确认，Inmarsat的NOC会根据程序呼叫相关的MRCC确认他们是否收到信息以及是否需要提供帮助。同时，NOC 一周7天24 h监控MRCC，如果发现其离线超过60 s，NOC将呼叫MRCC要求其注册回系统。

4结语

MSDS是完全的端到端解决方案，通过MSS和NOC的冗余设置以及安全管理程序向航海员、MRCC和MSIP提供增强的GMDSS功能，是现代网络技术在船舶上的典型应用。相信未来伴随铱星系统、VDES和NAVDT等技术的应用，GMDSS功能将得到进一步完善，海事安全现状会得到显著改善。

参考文献

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基金項目：

大连海事大学教学改革项目（2018Y02）

中央高校青年骨干基金项目 （3132019128）

作者简介：

朱玉柱，教授，研究生导师。E-mail： lb18018999257@163.com