淺談遠海島礁航保數(shù)據(jù)的傳輸

趙俊

摘 要：本文對遠海島礁的航保數(shù)據(jù)傳輸需求及應用進行探討，以期為今后遠海島礁的航保設施數(shù)據(jù)傳輸打下工作基礎。

關鍵詞：遠海島礁 航保設施 航保數(shù)據(jù) 傳輸

1.前言

中國南海是21世紀海上絲綢之路的起始海域和必經之路，是國際航運的重要通航區(qū)域。隨著我國海洋經濟的發(fā)展，南海交通運輸及漁業(yè)生產活動逐年增加，因而對航海保障提出更高要求。航保服務走向遠海已勢在必行。近幾年，我國遠海島礁燈塔等航保設施相繼投入使用，為廣大航海用戶提供定位參考、航路指引、水上安全信息播發(fā)、應急通信等高效的助導航服務，有利于改善周邊水域通航環(huán)境，提升了海事部門的助導航、海事管理能力以及應急搜救能力。

遠海島礁的燈塔等航保設施作為航海保障服務的前突節(jié)點，地處遠海深處，受環(huán)境條件限制，不方便派駐大量工作人員長時間駐守，為提高對遠海島礁航保助航設施的運行管理能力，實現(xiàn)對助航設施狀態(tài)的實時掌握，保證航保設備的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、航標遙測遙控數(shù)據(jù)、AIS、VHF、水文數(shù)據(jù)的傳輸，遠距離數(shù)據(jù)傳輸鏈路的選擇就尤為重要，下文將就航保數(shù)據(jù)傳輸需求做一些初步探索。

2.遠海島礁航保數(shù)據(jù)傳輸需求

目前，在遠海島礁的航保設施主要有燈塔、燈浮標、AIS基站、VHF基站、水文站點等。受客觀條件限制，遠海島礁航保設施巡檢周期長，人員登島、駐島維護不便，在無人值守的情況下，采用信息化的手段，對遠海島礁航保設施實行遠程監(jiān)控并實現(xiàn)航保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定安全傳輸，又要兼顧今后航保數(shù)據(jù)飛速增長的需要，是可行且十分必要的。以上需求可歸納為：

（1）燈塔狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)回傳：實現(xiàn)對燈塔工作狀態(tài)的實時監(jiān)控，包括燈器的工作情況、燈塔設施的安全監(jiān)控、系統(tǒng)主要設備的工作狀態(tài)監(jiān)控，如動力環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控等。

（2）航標遙測遙控數(shù)據(jù)回傳：目前偏遠海域航標遙測遙控的數(shù)據(jù)主要通過北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的短報文功能傳輸，目前雖穩(wěn)定使用，但信息量受限，只能發(fā)送140個字的短報文，無法滿足航海保障未來信息量快速增長的需要，這部分航保數(shù)據(jù)也需要實現(xiàn)實時準確傳輸。

（3）AIS數(shù)據(jù)回傳：其數(shù)據(jù)對周圍船舶的通航安全至關重要，必須將其實時準確的傳輸回后方服務器。目前AIS基站已經IP化，只需要將AIS基站與前端網絡交換設備連接，由通信鏈路將遠海AIS基站附近航行船舶的AIS數(shù)據(jù)全部回傳。目前初步估算，AIS數(shù)據(jù)上傳時最大將占用500K的帶寬。

（4）V HF數(shù)據(jù)傳輸：在現(xiàn)有VHF基站和水面 VHF移動用戶等設施的基礎上，通過網絡化改造，將各VHF基站接入 VHF通信網絡，為水面移動用戶提供 VHF接入及數(shù)字化業(yè)務通信服務也是今后的通信發(fā)展方向，VHF數(shù)字化通信的數(shù)據(jù)傳輸需求亦有必要。

（5）周邊水文數(shù)據(jù)回傳：遠海島礁的水文氣象數(shù)據(jù)定時采集、定時傳輸，有實時回傳和應急回傳的需求。

由此可見，數(shù)據(jù)傳輸鏈路的選擇成為解決以上需求問題的關鍵，也是航海保障服務向遠海推進的必要前提。

3.數(shù)據(jù)傳輸鏈路概況

為了應對遠海島礁數(shù)據(jù)傳輸問題，主要有以下幾個選擇：

一是海底通信光纜。該方式具有傳輸容量大，保密性好等優(yōu)點，但部分遠海島礁不具備海底光纜通信條件，受海上客觀條件影響，光纜鋪設難度大，特別是距離內陸較遠的島嶼島礁，即使有光纜，主要以滿足島上公眾數(shù)據(jù)業(yè)務和專線業(yè)務為主，在鏈路申請使用和溝通方面不夠順暢。

二是4G傳輸，該方式具有傳輸容量大、實時在線等優(yōu)點，最大的數(shù)據(jù)傳輸速率超過100Mbit/s。4G信號需要運營商的4G無線通信網絡基站支持，但部分遠海島礁區(qū)域4G信號尚未覆蓋。

三是北斗短報文傳輸，屬于點對點的通信方式，信息量受限，140個字節(jié)的短報文，局限于60 S/次的發(fā)送頻度，由于終端設備故障導致短報文丟失，此時無法發(fā)現(xiàn)，對方終端不在線無法收到短報文，不能滿足未來航保大數(shù)據(jù)傳輸需要。

四是海事衛(wèi)星傳輸，該方式是利用通信衛(wèi)星作為中繼站的一種船舶無線電通信系統(tǒng)，可提供南北緯75°以內的遇險安全通信業(yè)務，數(shù)據(jù)速率最高達492 K/ s，通過輕便的終端實現(xiàn)類似 ADSL的全球 Internet接入，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、音頻視頻的廣播等等，海事衛(wèi)星用戶終端設備硬件投資相對較小，但通信費率偏高。

五是VAST通信，是衛(wèi)星通信的一種，帶寬可達2 M，相對海事衛(wèi)星通信服務標準帶寬，VSAT的帶寬配置具備自定義功能，通信帶寬容量可以按照航保數(shù)據(jù)需求進行設計，配置相應的帶寬，便于進行多業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸。可以24小時在線，實現(xiàn)全時通信網絡。但VSAT用戶終端設備硬件投資較大。

六是微波傳輸。微波傳輸是一種靈活、適應性強的通信手段，直接使用微波作為介質進行的通信，不需要固體介質，當兩點間直線距離內無障礙時就可以使用微波傳送，但傳輸距離一般50 Km以內，雖然可以架設中繼器，但難以滿足遠海島礁通信距離的要求。

4.數(shù)據(jù)傳輸鏈路對比

綜上各種通信方式的優(yōu)缺點可見：

（1）海事衛(wèi)星和VAST通信滿足遠距離航保大數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅紤]到使用費用較高，未在航保設施上推廣使用。在實際應用中，如果長時間進行航保設施的視頻監(jiān)控、航保數(shù)據(jù)傳輸、業(yè)務數(shù)據(jù)在線等，海事衛(wèi)星的使用費用遠遠高于VSAT。相比之下，VSAT可采取包時段包帶寬的方式，通信費用可控，全時在線使得通信費用與海事衛(wèi)星比較，相對較低。比如“包年”或“包月”服務，費用低于海事衛(wèi)星按流量和按時間計費，適宜于選擇為船-岸、島礁-大陸通信鏈路，實現(xiàn)通信鏈路全時在線。

（2）海底光纜和4G傳輸只能在移動運營商前期架設好基站的基礎上才可以使用。

（3）微波傳輸距離不滿足上千公里傳輸距離的使用要求。

（4）北斗短報文傳輸可以滿足航標遙測遙控數(shù)據(jù)定時回傳的需求，尚不能滿足航保大數(shù)據(jù)傳輸需求。

5.結束語

本文對遠海島礁的航保數(shù)據(jù)傳輸需求進行了初步分析，并對傳輸方式進行比較。隨著航保南進戰(zhàn)略的推進，南海航保設施的不斷建設和發(fā)展，遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笠矊⒏悠惹校退贁?shù)據(jù)等業(yè)務將不能滿足航保大數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆ｋS著通信技術的發(fā)展，必將出現(xiàn)新的寬帶數(shù)據(jù)通信方式，促進遠海島礁航保設施管理實現(xiàn)遠程化和智能化。

參考文獻：

[1]交通運輸部南海航海保障中心中長期發(fā)展戰(zhàn)略.交通運輸部南海航海保障中心.

[2]應急常態(tài)化的海事衛(wèi)星與VSAT通信》唐小勇，楊曉婧，陳宗嶺.中國交通通信信息中心.