北極航線無線通信能力測試方式研究

云澤雨

（天津通信中心，天津 300456）

1 引言

近年來，隨著全球氣溫變暖海冰融化，北冰洋區域航行的船舶數量逐漸增多，北極航道也開始逐漸商業化運行。北極航道的開通拉近了我國與歐洲、北美等市場的距離，將導致國際分工和產業布局發生變化，進而影響我國沿海地區產業分工和經濟發展布局，我國北極航運的發展是未來趨勢。自2013年首艘中國貨輪“永盛輪”經北極東北航道到達歐洲后，近些年通航北極航道的船舶逐漸增加。

為了全面了解北極航線東北航道通信保障情況，近年來，天津海岸電臺進行了一系列相關測試研究。自2014年，對我國首艘北極航線船舶“永盛”輪的首航通信情況展開調研開始，近幾年天津海岸電臺開展了北極航線東北航道船岸短波通信研究，通過DSC通信與SSB語音的實船通信測試等手段，驗證北極航線東北航道的船岸通信情況和與國內海岸電臺短波實際通信效果。持續開展北極航道通信測試對未來提升北極航段通信保障能力，具有極大的意義。如何繼續開展更有效的、范圍更廣的北極航線通信能力測試評估是值得進行深入研究的。

2 研究新的通信能力測試方式

通過近年來的研究及實際船岸測試，發現目前天津海岸電臺現有的設施及通信手段相對比較缺乏。且天津本地的地理位置與北極航線經度跨度較大，時區跨度較大，因而在北極航道東北航線短波通信效果較差，可能不能滿足船舶航行中的船岸通信需求。為此需要研究新的測試方式，基于開展更有效測試的目的，天津海岸電臺進行了新疆烏魯木齊及喀什、內蒙古滿洲里等地的實地考察，對當地的通信場地和通信條件進行了調研。考慮在我國地理位置上更靠近北極航道的位置進行選址并與航道航行的實船進行測試。

測試結束后對測試期間船岸記錄的通信情況數據進行整理分析，對測試點、天津海岸電臺本地的通信效果進行比較分析，得出客觀結論。根據測試分析結論，如果在上述位置能滿足船岸通信要求，將進一步計劃在選定的陸地地點建設無人短波通信站，實現北極航線商船的短波通信需求。

3 北極航道通信能力測試內容及方式

3.1 通信能力測試內容

根據船舶航行中的實際通信需求，研究認為測試內容應包括DSC報文通信測試、SSB語音通信測試，具體如下：

3.1.1 DSC測試

使用頻率：12577.0kHz 16804.5kHz。

測試時間：間隔4小時測一次，按照北京時間每天0：30、4：30、8：30、12：30、16：30、20：30開展一次測試，測試內容包括DSC報文收、發情況，報文是否完整等。

船舶在測試時間向天津海岸電臺（004121100）發送Individual（單獨呼叫）Safety（安全）/TEST測試信息。岸臺收到后，自動回復。若岸臺未收到船方信息，主動向船方發起常規呼叫。收、發完畢后，雙方再用約定的SSB頻率進行語音確認1次，并對以上通信情況進行記錄。船方接收到岸臺發送或回復的信息后打印測試報告或拍照留存。雙方記錄測試時間和接收/發送情況，船方還需記錄測試點的船舶經緯度、天氣等內容。

3.1.2 SSB語音測試

客觀測試航行于北極航道的船舶航行過程中發送的SSB語音信息的接收效果，記錄通信時間、聲音清晰度、持續時間等方面的情況。測試記錄測試點天線的信噪比及接收強度的情況，作為通信效果分析的參考。對接收質量進行全面分析。

3.2 通信能力測試方式

3.2.1 測試方式概述

在船舶開航后，即開始進行測試工作。因考慮到船舶航行中所處位置變化，所以采取分段對陸地測試點測試的方式，故采取在不同航行位置，不同時間段內，根據船舶與陸地測試點的距離遠近，即根據航行位置的緯度與陸地測試點緯度相近度來進行測試。船舶從我國北方海域開出后分別向天津海岸電臺和滿洲里測試點發送測試信息，直至滿洲里測試點持續無法收到信息為止；船舶航行至靠近新疆經度位置附近時與天津海岸電臺和新疆測試點發送語音信息的方式，來分別記錄通信效果，船岸兩端分別記錄。

考慮到測試點建設發射設施的成本及當地對無線電發射的管理限制，在異地測試時不進行發射，研究采取將測試點接收到的信號傳送至天津海岸電臺來進行接聽，然后利用天津海岸電臺的發射設備進行發射，來實現船岸兩端的雙向通信。在不能建立良好通信時，施行通信保障計劃。

3.2.2 具體測試方式

船岸雙方約定測試計劃及時間安排，原則上從每日零點開始每4 個小時半點與天津海岸電臺進行一次DSC TEST CALL，依此在12M、16M上進行測試，30分鐘后進行SSB通話測試，依次對6M/8M/12M各個頻段進行測試，雙方記錄通信效果。需在測試記錄中詳細記錄通信效果、測試時間、通信持續時間、測試地點、地點詳細經緯度、天氣狀況及其他需要明確備注的信息。若通信效果良好，雙方可根據實際情況約定下次通信時間。在特定時間和特定的航行地點船岸雙方可單行約定測試通信效果，由船端依據實際情況發起呼叫。岸端測試點在測試開始前，由測試人員攜帶收信機及信號傳輸設備到現場進行安裝調試，接入當地的短波接收天線，并進行接收及通信傳輸測試，保證接收鏈路的有效連接。

3.2.3 測試期間通信保障方式

測試期間，以天津海岸電臺為總指揮單位，負責協調船端與各岸端的通信。考慮到在外埠測試地點進行接收，而不進行發射，故只能接收船舶語音，而不能向船舶發送信號，為解決向船端反饋的通信問題，可通過以下方式解決。

（1）船端利用船舶現有的衛星設備和隨船人員攜帶的衛星電話作為與岸端溝通的工具，可以直接撥打岸端各個測試位置的移動電話或者固定電話進行聯系。

（2）岸端天津海岸電臺、各個測試點分別配置一套衛星電話，作為岸端與船端主動聯系的工具，可直接撥打船端衛星通信號碼。天津海岸電臺位置具備無線通信的收發功能，在通信效果較好的時候，可以實現與船端的雙向溝通，在無法建立良好通信時，衛星電話作為通信方式的補充。

（3）岸端側天津海岸電臺與測試點之間可直接利用陸地聯系方式進行溝通，天津海岸電臺可向測試點進行主動詢問，測試點可向天津海岸電臺主動報告。

4 遠端測試點信號傳輸方式研究

在實際通信測試中要采取將測試點接收到的信號傳送至天津海岸電臺來進行接聽，然后利用天津海岸電臺的發射設備進行發射，來實現船岸兩端的雙向通信。需要研究實現天津海岸電臺對遠端測試點信號的接收的傳輸方式。

4.1 總體傳輸方式介紹

當前海岸電臺對遠端設備進行遙控的方式以專線網絡和微波傳輸（適用于近距離，有距離限制）為主，考慮到遠端測試點架設專線不便，研究后擬采取公網VPN傳輸方式。

測試時在遠端測試點可采用J RC公司的NRD630接收機來接收從北極收到的呼叫信號，通過天津海岸電臺現有的一套可利用的多功能工作站轉換，工作站將接收機的音頻信號與信道控制信號以TCP/IP的協議形式轉出，工作站通過專用路由器（帶VPN功能）經外網傳輸。天津海岸電臺中控臺配置與測試點匹配的專用路由器（VPN功能），天津海岸電臺中控臺端提供一路帶固定IP地址的外網連接端口，用于接入到VPN路由器，用于與測試點位置的路由器建立VPN連接，進行測試點數據包的接收。

PC端接入VPN路由器，建立聯系。通過工作站軟件設置，在系統中對測試點的NRD-630接收機和多功能工作站進行注冊，使其加入到操控軟件系統中。實現天津本地遠端操控測試點NRD-630接收機與語音數據的接聽。

測試連接及傳輸示意圖如圖1所示：

圖1 連接及傳輸示意圖

圖1中，測試端多功能工作站，NRD-630接收器和坐席操作端在注冊服務器上注冊，使得坐席操作端具備權限操作多功能工作站。當船上開始呼叫時，坐席操作端發送指令由VPN專線路由器來調整NRD-630的接收頻道，當收信機收到語音信息后，多功能工作站將聲音回傳給坐席操作端，坐席通過切換開關調整聲音大小并輸出。

4.2 系統主要設備及實現方式介紹

4.2.1 多功能工作站

多功能工作站的系統架構系統分為客戶端、客戶端服務器、電臺工作站以及通道控制器四個部分。客戶端主要負責實現DSC系統控制、語音系統控制、遙控系統控制。客戶端服務器主要負責數據的維護，指令、系統狀態、報文等的下放、轉發。電臺工作站主要負責按照客戶端服務器發送的報文，指令等數據發送至通道控制器，同時實時取得電臺設備的數據上報給客戶端服務器。NRD630接收機主要負責接收電臺工作站發送的報文、指令進行處理并反饋電臺狀態給電臺工作站。

4.2.2 VPN傳輸方式介紹

VPN是通過在128位以上的加密傳輸方式在公共網絡上實現資源的遠程訪問既讓非本地終端可以遠程實現本地訪問。

圖2 多動能工作站系統圖

利用VPN的解決方法就是在內網中架設一臺VPN路由器。非本地網絡在當地連上互聯網后，通過互聯網連接VPN路由器，然后通過VPN路由器進入本地網絡。為了保證數據安全，VPN路由器和客戶機之間的通訊數據都進行了加密處理。有了數據加密，就可以認為數據是在一條專用的數據鏈路上進行安全傳輸，就如同專門架設了一個專用網絡一樣，但實際上VPN使用的是互聯網上的公用鏈路，因此VPN稱為虛擬專用網絡，其實質上就是利用加密技術在公網上封裝出一個數據通訊隧道。利用測試點本地現有的外網接入VPN路由器，通過路由端口使用IPSec或L2TP等連接協議架設VPN專線，使天津海岸電臺實現對測試點接收站的本地訪問，通過設置128位或者256位密鑰加密方案對通信進行加密可以實現安全連接訪問。

5 結束語

本文分析提出了如何有效的進一步開展北極航線通信能力的測試評估方法，對遠端測試點的信號回傳傳輸方式進行分析研究和設計，提出探索研究進一步對北極航線提供通信保障的方向，完善我國的海上安全通信保障能力，為今后北海航海保障中心天津通信中心更好地做好北極航道海域通信工作提供依據，為將來在靠近北極的地理區域建設遠端臺站提供數據參照，也為上級主管部門提供參考資料。