基于VHF频段的近海通信系统概述

◎ 文/杨书魁

作者单位：辽宁省渔港监督执法队

随着现代通信技术发展，基于VHF频段的近海无线通信系统拓宽原有窄带通信方式，可为水上交通管理部门提供一种便捷高效的船岸通信手段，为海上渔船通信提供更加低成本的通信服务。该系统有助于保障海上交通安全、渔船作业安全以及遇险搜救工作顺利开展，提升海上渔船作业通信体验，可在我国沿海海域逐步推广和应用。

近年来，我国经济的快速发展，航运业日益繁荣，渔业经济稳步逐年增长，中国沿海成为世界上最繁忙的水域之一。我国是渔业大国，渔船数量多、规模大，现有渔船51万多艘，从事渔业生产的渔民1600多万人。由于作业环境复杂多变，海洋渔业生产是高危事故多发行业之一。因此，有效、快捷的海上通信技术手段是维护渔业生产秩序、监督渔船作业行为，保障渔船作业人员生命财产安全的前提基础。与此同时，海洋渔业用户通信需求逐步涌现，如渔政执法调度、海上安全救助、渔民日常通信、渔业生产气象信息发布等。现有通信能力如何满足日益增加的通信业务需求，已经成为渔业经济高质量可持续发展的重要课题，新型通信技术手段的开发和应用变得势在必行。

一、现有海上主要通信方式

由于海上通信环境的约束和通信设施建设的复杂性，近几十年，海上通信技术的发展远远延迟于陆上通信技术的发展。常规的渔船与陆地、渔船与渔船间通信手段主要包括传统海上电台通信、海洋卫星通信和基于陆地蜂窝网络的移动通信。

传统海上电台通信系统应用成本低，使用便捷，可满足近岸、近海覆盖要求。该种通信方式主要依靠海岸中频、高频和甚高频无线网络。在规范海上无线通信系统的正常运行方面，我国分别制定了《奈伏泰斯系统技术要求（GB/T 18766-2009）》《全球海上遇险安全系统（GMDSS）船用无线电通信设备技术要求（GB 15304-1994）》和《船载自动识别系统（AIS）技术要求（GB/T 20068-2017）》等。

海洋卫星通信能实现对大面积海域甚至全球的“无缝隙”覆盖，在海上通信中拥有不可替代的地位。相对于其他通信系统，海洋卫星通信系统最大的优点就是覆盖范围广。根据GMD SS规范配置的卫星通信系统包括全球卫星搜救系统（COSPAS/SARSAT）的卫星紧急无线电示位标（EPIRB）和海事卫星系统（INMARSAT）。2012年12月27日，由我国研制的北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）空间信号接口控制文件1.0版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。随着北斗卫星导航系统空间部分的不断完善，北斗终端设备成为近年来我国海上船舶可选配置。

我国陆地公共移动通信系统发展极为迅猛，已建成世界上颇具规模的蜂窝通信系统。作为传统海上电台通信和卫星通信的补充，在近海区域，陆地蜂窝移动通信系统具有网络密度大、通信带宽高、系统稳定等通信优势，可以为沿岸的港口、码头、航道管理、海水养殖、海上救助等提供可靠的通信保障。

但是，以上通信手段在渔业领域的应用也面临诸多问题。传统海上电台通信系统受气候条件和海洋环境影响较大，系统采用窄带通信方式，主要是广播式通信。海洋卫星通信成本较高，需要高额的流量费用，且通信链路相对脆弱，海事卫星网络也存在如信息安全等的其他问题。陆地蜂窝移动通信网络主要覆盖沿岸几公里海域范围，基本无法实现大区域的远距离宽带覆盖。

二、基于VHF频段的近海通信系统

针对海上对新型通信手段的需求，本文提出基于VHF频段的近海无线通信系统。该通信系统利用海上VHF的优质频段，拓宽通信带宽，最高通信速率达到300kbps，可实现离岸50海里通信范围覆盖。

基于VHF频段的近海通信系统系统工作于海事VHF频段，通过技术手段将原有窄带通信带宽扩大数十倍，并大幅增加了通信覆盖范围，一方面可以为用户提供渔政执法调度、海上安全救助、渔业生产气象信息发布、渔情动态信息发布等面向渔船监管和救援的服务功能；另一方面，还可以为渔民与陆上人员通信、渔船之间信息共享等提供文字、语音等日常通信服务，丰富渔民通信手段、解决渔民通信难题、改善渔民通信体验。基于VHF频段的近海通信系统示意图见图1。

图1 近海通信系统示意图

作者单位：辽宁省渔港监督执法队

基于VHF频段的近海通信系统系统由近海通信管理系统、近海通信岸站、近海通信船站、移动端APP组成，系统组成拓扑图见图2。

图2 近海通信系统组成拓扑图

近海通信管理系统整个系统的核心节点，通过专有网络连接近海通信岸站，利用公网为移动端APP提供后台服务，主要实现各项应用业务处理、用户管理、岸站管理、数据信息存储、运维监控等功能。

近海通信岸站作为系统中岸基与船舶间的通信设备，通过VHF信道实现与近海通信船站间的双向无线数字通信。岸站将接收到的船舶服务数据上报到管理系统，将管理系统下发的服务数据发送至船舶。

近海通信船台作为系统中船舶与岸基间、船舶与船舶间的通信设备，通过VHF信道实现与近海通信基站、其他船舶间的双向无线数字通信。船台将接收到的船舶服务数据上报到移动端APP，将移动端下发的服务数据发送至岸站或其他船舶。

移动端APP作为用户的通信应用，连接服务器进行数据交互，实现用户注册、登录、各项应用业务、消息发送（支持图片、语音、文字收发）、添加好友等功能。

近海通信系统可为监管单位和渔民提供业务服务通信通道和系统解决方案，系统主要业务功能包含以下几类：水上交通管理部门行政执法，如渔政执法调度、执法船舶加密通信；水上交通管理部门渔业生产气象信息发布，如水文气象信息发布、大风归港信息发布；水上交通管理部门航行安全信息发布，如航道通航条件播发、碍航物信息播发、临时禁航区域播发；水上交通管理部门海上安全救助，如沉船事件播报、搜救船舶调度、突发事件播报；渔船一键呼救报警，如遇险船舶位置、船舶遇险级别、船舶遇险详情播报；渔船应急信息交互，如应急事件种类、应急事件等级、应急事件详情播报；渔民日常通信，如渔船与岸基、渔船与渔船间的语音、文字、图片通信；渔情动态信息通信，如渔区位置播报、渔获物种类播报；渔船船队编组通信，如渔船船队编组位置共享、船队编组渔区信息共享。

三、系统应用效果及价值

基于VHF频段的近海通信系统已在辽宁海事局执法船舶、烟大轮渡客轮、黄骅港拖轮、烟台港拖轮等开展了实船应用验证。在辽宁海事局某海事执法船上，提高了无公网覆盖海域内的船岸通信能力，有效延伸了海上执法现场与岸端监管中心实时交互范围；在烟大轮渡客轮上、黄骅港某拖轮上、烟台港某拖轮上，提高了无公网覆盖海域内船岸通信能力，为用户提供了高经济性、全作业范围覆盖的数据通信功能。

通过系统实船应用，充分验证了系统的完整性和有效性，可在我国沿海海域逐步推广和应用。同时系统与实际应用业务的结合，值得我们进一步深入探讨和研究。