內(nèi)河AIS基站的選址及組網(wǎng)方案

劉鋒 廣州航標(biāo)處

內(nèi)河AIS基站的選址及組網(wǎng)方案

劉鋒 廣州航標(biāo)處

本文針對(duì)內(nèi)河AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的特點(diǎn)，對(duì)建設(shè)內(nèi)河AIS網(wǎng)絡(luò)的必要性進(jìn)行了分析。闡述建設(shè)內(nèi)河AIS基站需考慮的因素，提出了基站選址的原則。并對(duì)如何組建內(nèi)河AIS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行探討，提出適合內(nèi)河AIS基站選址和組網(wǎng)的解決方案。

AIS；基站；選址；網(wǎng)絡(luò)

AIS；base station；location select；ionnsetwork

一、內(nèi)河AIS系統(tǒng)建設(shè)的意義

中國(guó)已經(jīng)建立了覆蓋沿海水域的AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，信號(hào)覆蓋了中國(guó)沿海重要通航水域、港口。隨著內(nèi)河航運(yùn)業(yè)的快速發(fā)展，內(nèi)河通航水域的船舶數(shù)量快速增長(zhǎng)。

為了支持轄區(qū)內(nèi)河航運(yùn)的發(fā)展，已經(jīng)在全國(guó)內(nèi)河主干航道建立了全國(guó)內(nèi)河船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）。隨著全國(guó)內(nèi)河主干航道開發(fā)和航運(yùn)的發(fā)展和繁榮，必須加強(qiáng)內(nèi)河船舶的監(jiān)管手段，內(nèi)河AIS系統(tǒng)的建成將對(duì)內(nèi)河海事監(jiān)管、海事事故調(diào)查、VTS管理、船舶避碰、海事救助、內(nèi)河通航環(huán)境分析、港口規(guī)劃等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要的不可替代的作用。

二、內(nèi)河AIS系統(tǒng)建設(shè)面臨的問題

與沿海建設(shè)AIS網(wǎng)絡(luò)相比較，內(nèi)河建設(shè)AIS基站有自己的特點(diǎn)。內(nèi)河航運(yùn)通航環(huán)境不同，一般都是在水網(wǎng)密集區(qū)和河流的主干道。地形情況更為復(fù)雜，在水網(wǎng)密集區(qū)以平原居多，但在內(nèi)河主干道兩側(cè)多為山區(qū)。在內(nèi)河建設(shè)AIS網(wǎng)絡(luò)由于山脈等的阻擋，對(duì)通航水域的覆蓋效果一般不如沿海水域，對(duì)基站的選址也提出了新的問題，合理的基站布局和組網(wǎng)方案可以提高航道的信號(hào)覆蓋率，減少基站數(shù)量，減少建設(shè)AIS網(wǎng)絡(luò)的成本和以后日常使用線路的租用成本。因此對(duì)基站的布局選址原則和組網(wǎng)方案進(jìn)行分析將是一件非常有意義的事情。

三、內(nèi)河AIS基站選址考慮的因素

為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)河AIS基站的合理布局，確保信號(hào)在通航航道的全面覆蓋，保證基站運(yùn)行不受強(qiáng)電磁干擾，需要對(duì)基站選址考慮的因素全面的分析。以達(dá)到最好的效果，總體來說選址過程中間需要充分考慮到下面這些問題。

1、基站地址的選擇和布局

AIS基站是AIS系統(tǒng)的窗口，負(fù)責(zé)接收船舶發(fā)送的A I S報(bào)文和對(duì)船舶發(fā)送消息，AIS基站的工作狀況好壞、位置配布是否合理直接影響著AIS系統(tǒng)的性能發(fā)揮，AIS基站理論上接收船臺(tái)報(bào)文的范圍為忽略天氣影響的，船舶VHF電磁波在中途沒有經(jīng)過電離層或海平面反射而直接被基站接收的覆蓋范圍。

天線高度和船舶高度單位為米，AIS基站理論接收距離單位為千米，根據(jù)上述公式計(jì)算，假設(shè)一個(gè)天線高度為50米的AIS基站和VHF天線高度為9米的船舶，該AIS基站對(duì)于接收船舶信號(hào)理論接收范圍是40km，但事實(shí)上覆蓋的范圍比理論值要大很多。這是由于AIS信號(hào)通過電離層反射再被基站接收，從而增加了信號(hào)傳輸?shù)木嚯x。從這個(gè)理論計(jì)算公式可以得知。在船舶VHF天線高度固定的情況下，基站之間的間隔距離與基站天線的高度有關(guān)，在天線高度都為50米的兩個(gè)基站之間，相距60～80千米一般就需要設(shè)立1個(gè)基站。為擴(kuò)大單個(gè)基站的覆蓋范圍，可以增加天線的高度擴(kuò)大天線的接收范圍，減少基站布局的密度。

2、通信方式的選擇

AIS組網(wǎng)的通信方式的選擇，一般考慮最重要的因素就是穩(wěn)定性的問題。現(xiàn)在AIS的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)已經(jīng)成為VTS數(shù)據(jù)源的一部分，是水上交管依賴的最重要的技術(shù)手段之一，對(duì)AIS信號(hào)的穩(wěn)定性有著越來越高的要求。AIS基站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大可以選擇多種通信方式，電信運(yùn)營(yíng)商提供的SDH和MSTP電路可靠性高。可以滿足AIS數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆Ｔ跓o線通信中，3G卡的廣泛應(yīng)用，為AIS多了一種可選的傳輸方式。微波也是專用網(wǎng)絡(luò)中普通應(yīng)用的傳輸技術(shù)，可以充分利用基站的設(shè)備設(shè)施條件，選擇合適的傳輸方式。

3、避免電磁干擾

電磁干擾也是AIS基站選址必須考慮的因素，如果在建立的AIS基站附近有與AIS信號(hào)同頻段的甚高頻VHF信號(hào)，將嚴(yán)重影響AIS基站對(duì)船舶報(bào)文的正常接收。無線電委員會(huì)已將航空無線電和航海無線電頻段安全使用作為重點(diǎn)保障內(nèi)容之一，航海使用的無線電頻段歸海事局管理，可以充分利用這一優(yōu)勢(shì)，在AIS建站時(shí)合理的規(guī)劃和分配無線電頻段資源。減少和避免無線電的無序使用對(duì)基站的正常工作造成干擾。

4、評(píng)估船舶數(shù)量，控制基站接收主機(jī)負(fù)載率

隨著內(nèi)河船舶安裝AIS設(shè)備的數(shù)量越來越大。目前已經(jīng)要求內(nèi)河300噸級(jí)以上的內(nèi)河船舶都需要安裝AIS。在水網(wǎng)密集通航條件好的地區(qū)，特別是內(nèi)河港口區(qū)域船舶數(shù)量比較大，需要充分考慮基站的負(fù)荷，根據(jù)已有基站的測(cè)試。一般基站接收的船舶保持在400艘，基站R40主機(jī)的工作負(fù)荷在40%以下為宜，否則會(huì)應(yīng)接收船舶數(shù)據(jù)量過大造成基站負(fù)擔(dān)過重，造成基站接收主機(jī)工作不穩(wěn)定。

四、內(nèi)河AIS的組網(wǎng)方案

圖1 轄區(qū)中心基站組網(wǎng)圖

圖2 海區(qū)中心轄區(qū)中心組網(wǎng)圖

圖3 微波傳輸方式的連接圖

內(nèi)河AIS的站點(diǎn)一般都集中于內(nèi)河航道的兩旁，沿航道的走向分布，在非水網(wǎng)區(qū)的內(nèi)河航道，要完成整個(gè)航道的信號(hào)覆蓋，必須在航道上按基站的信號(hào)覆蓋范圍沿航道建設(shè)AIS基站，為了使基站數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷爡^(qū)中心，最終達(dá)到各使用用戶。通過合理的組網(wǎng)方案，可以提高穩(wěn)定性，降低維護(hù)成本和組網(wǎng)的費(fèi)用。

1.AIS組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

AIS系統(tǒng)的建設(shè)和組網(wǎng)中，一般以轄區(qū)中心作為管理基站的單位，一個(gè)轄區(qū)管理3～8個(gè)基站，通過基站管理服務(wù)期對(duì)各基站進(jìn)行管理，基站可以直接和轄區(qū)中心建立連接線路。也可以基站之間互相連接，數(shù)據(jù)通過同一條電路至轄區(qū)中心。拓?fù)鋱D如圖1，接收天線接收船舶播發(fā)的AIS報(bào)文，發(fā)送播發(fā)的AIS 信

息。通過R40主機(jī)轉(zhuǎn)為報(bào)文編碼格式，無線電信號(hào)通過R40主機(jī)編碼后通過IP網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)各基站接收的AIS報(bào)文數(shù)據(jù)，通訊服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)的訪問和分發(fā)進(jìn)行管理。

轄區(qū)中心數(shù)據(jù)可以直接送給所需要的用戶，用戶接入通信服務(wù)器，實(shí)時(shí)的接收動(dòng)態(tài)更新的AIS信號(hào)，也可以通過專線傳給海區(qū)中心，數(shù)據(jù)進(jìn)一步集中，海區(qū)中心匯總各轄區(qū)中心數(shù)據(jù)，提供集中的數(shù)據(jù)備份和管理。通過應(yīng)用推廣服務(wù)器將數(shù)據(jù)分發(fā)至各使用用戶。為保證AIS網(wǎng)絡(luò)的安全性，可以通過網(wǎng)絡(luò)隔離設(shè)備對(duì)AIS網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用推廣網(wǎng)絡(luò)隔離，將數(shù)據(jù)從AIS網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)入推廣應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

2.傳輸介質(zhì)的選擇

在基站之間或基站轄區(qū)之間的電路連接可以采用固定線路傳輸?shù)腟DH、MSTP專線，具有可靠性高，穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)。在租用電信運(yùn)營(yíng)商的基站，因?yàn)殡娐方尤朦c(diǎn)和基站同址，租用專線比較適宜。

因?yàn)榛镜刂犯叨仍礁撸邮招盘?hào)效率越好，基站選址在航道兩旁高處，有利于擴(kuò)大AIS信號(hào)的覆蓋面。高處基站之間通常沒有阻擋，在一些可視的基站之間建設(shè)微波專線是比較理想的。如圖3中，基站A、基站B、基站C選址在高處時(shí)，可以通過微波的方式傳輸數(shù)據(jù)，基站A、基站B、的數(shù)據(jù)先傳輸?shù)紺，在通過專線或微波傳輸?shù)捷爡^(qū)中心。而且微波只有鏈路架設(shè)的成本，日后的使用維護(hù)中不需要鏈路的租用費(fèi)用，成本相對(duì)低廉。

隨著電信運(yùn)營(yíng)商3G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面逐步擴(kuò)大，基于3G的應(yīng)用越來越多，3G的帶寬達(dá)到2M以上，完全能足AIS數(shù)據(jù)傳輸要求，用3G傳輸AIS數(shù)據(jù)也是一種選擇，只要有3G信號(hào)的地方，就可以使用3G卡來傳輸數(shù)據(jù)，用3G作為傳輸介質(zhì)，可以得到廣泛的應(yīng)用，解決交通不便基站的通信問題。

五、結(jié)束語

隨著內(nèi)河航運(yùn)的快速發(fā)展，內(nèi)河AIS的覆蓋面也將越來越大，為內(nèi)河航運(yùn)安全保駕護(hù)航.內(nèi)河AIS系統(tǒng)的建成將對(duì)內(nèi)河海事監(jiān)管、海事事故調(diào)查、VTS管理、船舶避碰、海事救助、內(nèi)河通航環(huán)境分析、港口規(guī)劃等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要的不可替代的作用。

In this paper, the necessity of freshwater network construction was analyzed according to its characteristics. The factors which need to be considered in the freshwater AIS base station constructions were described and principles for base station location selections were also proposed. A further discussion for freshwater network construction was presented, then an detailed solution for freshwater AIS base station location selection and network construction was proposed.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.055