M SDS對GMDSS的功能拓展與應用

李彬 朱玉柱 鄒韻 馬德浩 李紅喜

摘要：GMDSS復審工作于2016年完成，目前已經進入現代化階段。Inmarsat自GMDSS建立之初就是其重要組成部分。2012年，澳大利亞、英國等國家提出通過在Inmarsat FB系統中引入海事安全數據業務（MaritimeSafety Data Service，MSDS）進一步滿足GMDSS要求。本文以時間為脈絡，梳理了GMDSS現代化進程中Inmarsat演進過程，以GMDSS需求為著眼點介紹了MSDS主要功能、運行的基本構架，以幫助航海工作者盡快了解這一新技術。

關鍵詞： GMDSS現代化;Inmarsat;海事安全;MSDS

0 引言

時至今日，全球海上遇險與安全系統（ GMDSS，Global Maritime Distress and Safety System）已經運行了近30年，對于海上人命和財產安全發揮了舉足輕重的作用。GMDSS誕生之初以解決“人人互聯”為主要突破方向，提供了以無線電話、傳真和電傳技術為主的一攬子方案。隨著海上船舶運輸技術向著現代化、信息化方向快速發展，網絡技術逐漸成為限制海事安全保障技術應用的新瓶頸。在實踐工作中，能夠方便、快捷和廉價地提供互聯網業務支撐的甚小天線地球站（ Very Small Aperture Terminal，VSAT）、國際海事衛星通信系統快速寬帶子系統（ International Maritime Satellite System FleetBroadband，Inmarsat FB）等已經在船上得到廣泛應用。但是令人遺憾的是，上述通信技術由于各種原因一直未被國際海事組織（ IMO，International Maritime Organization）認可作為GMDSS的組成部分。現如今，打破通信技術桎梏已成為IMO提升海事安全需要解決的首要問題。

1 MSDS 加入GMDSS的進程

2010年，國際移動衛星組織（ International MobileSatellite Organization，IMSO）向無線電通信和搜救分委會（ Sub-committee on Radiocommunications and Searchand Rescue.COMSAR）提交信息提案，表示將要關閉Inmarsat B業務，預計關閉時間為2014年12月31日[1]。同年，海事安全委員會（ Maritime Safety Community，MSC）安排COMSAR著手對新一代衛星業務加入GMDSS的相關事項進行評估審核。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終端將在GMDSS中提供服務的情況[2]。

2012年12月，澳大利亞、荷蘭、英國和美國提交信息提案，宣布基于Inmarsat I的4代星（I-4）的InmarsatFB 500終端將開始引入海事安全語音業務[3]，該業務可以提供與Inmarsat I的3代星（I-3）相似的覆蓋范圍，以船對岸、岸對船的方向提供遇險和緊急語音呼叫，并具有搶占信道的功能，不僅滿足大會決議案A.694（17）和MSC決議案MSC.130（75）有關信息劃分優先級別的全部要求，同時還滿足大會決議案A.1001（25）[4]中除了3.6條“恢復和備用衛星”的所有要求。同時該信息提案還進一步說明，Inmarsat FB將于2014年通過引入MSDS為船舶提供接收MSI的功能。提案表明，一方面如果船舶已經安裝了Inmarsat C設備，目前可以使用Inmarsat FB 500終端作為《1974年SOLAS公約》的履約設備;另一方面，通過引入MSDS，Inmarsat FB將具有更為完善的GMDSS相關功能。至此，Inmarsat B退出歷史舞臺，Inmarsat FB系統將開始提供GMDSS服務。

在2016年9月的MSC 97會議上，英國在InmarsatFB的MSDS主題下提出，希望MSDS得到組織認可并用于GMDSS。在此次會議上，MSC指示導航、通信和搜救分委會第4次會議（ The Sub-Committee on Navigation，Communications and Search and Rescue， NCSR 4）

考慮針對上述問題應該采取的措施，尤其需要考慮將其作為Inmarsat的一個新應用還是作為對于現存業務的附加備份，并要求提供結果報告和評論及建議，特別需要注意IMO大會決議案A.1001（25）的要求。英國在文件NCSR 4-18-3[5]提供了補充信息以支持考慮MSDS的應用和評估，并定義為“現存GMDSS衛星業務提供商的新業務”。MSDS通過Inmarsat中與I-3覆蓋范圍類似的I-4，可以提供GMDSS基本功能中的衛星業務。通過在標準Inmarsat FB船站設備上加裝海事安全終端（MaritimeSafety Terminal，MST），航海員既可以獲得GMDSS中所要求的安全業務，也可以獲得普通的Inmarsat FB業務，信息提案NCSR 4-INF.9[6]進一步提供了其與A.1001（25）的符合度信息。

NCSR 4-29[7]注意到，尋求MSDS業務認可的是I-4覆蓋下的中東和亞洲洋區（Middle East and Asia，MEAS），該洋區與其他I-4衛星存在重疊區，但是以后可以根據需要再評估未來衛星覆蓋的范圍。NCSR同意把MSDS作為一種新的應用進行評估，并且注意到由于A.1001（25）起初就是基于Inmarsat系統起草的，由此并不是A.1001（25）的所有要素都要評估。開展評估時，主要遵循A.1001（25）決議案，涉及海事遇險和安全通信、優先接入、優先搶線、衛星備份、SAR當局對于識別信息的獲得、遇險報警的接收、海事移動終端的控制、設備測試、海事遇險報警的路由、數據通信系統、廣播MSI的設施。MSC 98邀請IMSO實施評估，并把結果匯報給NCSR。2017年11月，IMSO向NCSR 5-14-1[8]提交題為“認可Inmarsat FB海事安全數據業務在GMDSS中應用”的提案。

IMSO針對英國提交的提案NCSR 4-18-3及NCSR4-INF.9中Inmarsat FB的MSDS相關內容進行了技術和運營評估。評估是多維度的，主要包括海事遇險和安全通信、優先接入和信道搶占、衛星資源的備用、船舶識別信息、發給收據部門信息的可獲得性、遇險報警的接收、海上移動終端的控制、測試手段、海事遇險報警路由、數據和語音通信系統、MSI的廣播手段、特殊技術、業務的可獲得性等。文件NCSR 5—14—1的附件部分載錄了評估結果，結果顯示均已滿足A.1001（25）中的全部要求。

2 MSDS的主要功能

目前，一共有2個Inmarsat系統可以用來滿足GMDSS A3海區的部分要求。Inmarsat C通過數據業務提供遇險報警、遇險通信業務，運用Inmarsat增強群呼的SafetyNET和SafetyNET II業務接收MSI。InmarsatF77目前通過語音和數據業務提供遇險、緊急、安全和常規呼叫，并且在船岸雙向上具有信道搶占功能。但是根據文件NCSR 3-19-1[9]，F77業務將在2020年12月1日關閉。

Inmarsat FB是Inmarsat全球寬帶局域網（BroadbandGlobal Area Network，BGAN）的一部分。BGAN包括Inmarsat所有并經營的衛星接入站（Satellite AccessStation，SAS），通過穩定、雙備份的地面網絡實現其內部以及與其他各方的連接，進而提供語言和數據業務。BGAN平臺以與現存的Inmarsat C、F不同的網絡構架通過I-4進行通信，新構架為全球提供了容量更大、彈性更好的通信系統。Inmarsat FB包括FB150、FB250、FB500和Fleet One等終端類型，可以提供相同的語音和數據業務。各種終端只是各自的速率有所區別，但是不會影響到MSDS業務。除了基于數據的IP業務，所有的InmarsatFB終端都支持語音電路交換業務，即Inmarsat FB滿足所有的語音通信要求，包括通過海事安全語音業務提供滿足MSC.130（75）的遇險和緊急通信。

此外，Inmarsat FB還支持遇險、安全、緊急和常規數據業務，以及通過加裝MST接收MSI。MSDS被設汁為可以像在一個系統內部一樣向Inmarsat C和F提供遇險、緊急和安全業務，是完全的端到端解決方案，可以向航海員、海事搜救協調中心（ Maritime Rescue CoordinationCentre，MRCC）、海事安全信息提供者（Maritime SafetyInformation Provider，MSIP）提供增強的GMDSS功能。MRCC和MSIP通過安全的網頁界面連接，不需要任何特殊的設備。MSDS通過在4個區塊段內整合Inmarsat C以提供GMDSS業務及功能，Inmarsat C則將與MSDS共存。具體如圖1所示。

3 MSDS運行的基本構架

（1）岸端

岸端包括MRCC和MSIP。經過Inmarsat的授權和認可，MRCC和MSIP分別通過安全的網頁接入MSDS，把他們和海事安全服務器（ Maritime Safety Server，MSS）連接起來。基于MSDS的設汁，MRCC不需要新增任何設備。SafetyNet及SafetyNet II信息流向如圖2所示。

（2）地面設施

地面設施需要考慮MSS、Inmarsat C和F系統的網絡協調站（ Network Control Station，NCS）及Inmarsat FB通信組織等三方面問題。

Inmarsat擁有并運營4個專f J建造的MSS，每一個都擁有100%的內部應用冗余度。其中，2個在倫敦的Inmarsat總部，另外2個位于荷蘭Burum的SAS，這樣從物理、應用、地理等方面又進一步為MSDS提供了可靠的冗余度。

陸上用戶和船端MSDS終端都與MSS相連接，而MSS還與NCS相連接，從而允許向C系統的終端廣播信息。這種框架設計保證包括重要搜救通信在內的MSI，能夠從一個輸入端經由適當的衛星同時向所有的GMDSS終端廣播。換而言之，陸地與MSI有關的用戶，一次接入MSS，就可以同時向Inmarsat FB和C用戶播發信息，如圖1所示。

Inmarsat FB通信網絡由BGAN的SAS組織。I-4的SAS等同于I-3的地面站，分別與MSS和地面通信網絡鏈接。每一個I-4衛星覆蓋區都有不止一個SAS，以此分別從物理和地理層面為Inmarsat FB提供了網絡復原力和冗余度。目前主SAS和備份SAS都已經投入運營。一旦主SAS失效，每個洋區至少有一個備份SAS會啟動并馬上提供服務。所有的SAS通過租用的、冗余備份和高容量的線路和業務與公共電話交換網（ Public Switched Telephone Network，PSTN）、分組交換數據網（Packet Switched Data Network，PSDN）以及兇特網進行地面交互。網絡的多冗余路由設汁，保證為遇險和安全通信提供高可靠的通信線路，這也是A.1001（25）中4.4.2段的要求。

（3）空間段

I-4 EI前被用來支持BGAN業務，例如Inmarsat FB業務。同時，I-4早期也是GMDSS中C和F業務的備份衛星。I—4原來有3顆衛星，覆蓋范圍分別是亞洲太平洋地區（ Asiaand Pacific，APAC）、美洲地區（America，AMER）以及歐洲、中東和非洲地區（ Europe and Middle East and Africa，EMEA）。為了擴展覆蓋區域和業務容量，Inmarsat與合作伙伴歐洲航天局（ European Space Agency，ESA）于2013年發射了Alphasat衛星，從而建立了與I-3相類似的4個覆蓋區域。2016年7月，Inmarsat把I-4 F2衛星從25°E移動到了新的位置64°E，即MEAS，這樣最終確定了4個洋區覆蓋的基本框架。目前4個衛星位置如下：

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和備份SAS分別是Aukland和Paumalu;AMER的主SAS和備份SAS分別是Laurentides和Paumalu;EMEA的主SAS和備份SAS分別是Fucino和Burum;MEAS的主SAS和備份SAS與EMEA相同。Inmarsat計劃自2020年開始發射I-6，I-6同時搭載Ka和L波段轉發器。可以預見，屆時Inmarsat FB通信能力會得到進一步提升。

（4）船載設備

MSDS與現存的Inmarsat FB終端能夠很好地兼容，只需要在船端加裝MST即可。MST提供一個視頻顯示終端，允許航海員獨立于Inmarsat FB的一般通信業務使用MSDS。標準化MST軟件由Inmarsat開發并提供給InmarsatFB設備制造商，保證了所有制造商產品對系統安全功能的標準化運用。通過MST，航海員可以獲得IMO要求的A.1001（25）載明的所有功能。

典型的MSDS包括甲板下設備和甲板上設備兩部分。其中，甲板下設備包括海事安全業務終端、送受話器以及打印機;甲板上設備主要是收發天線及其附屬設備。其中，每一個甲板下設備的MSDS終端內部有一個客戶識別模塊（ Subscriber Identity Module，SIM），SIM卡包含了國際移動用戶識別（ International Mobile Subscriber Identity.IMSI）。當用戶終端投入使用時，IMSI會在Inmarsat系統注冊，系統將認可終端是一個MST。與IMSI -同在Inmarsat系統中被錄入的還包括船舶的水上移動通信業務標識碼（ Maritime Mobile Service Identify，MMSI）、呼號、船舶名稱、IMO編號、船舶電話號碼、船東信息、船旗及緊急聯系的細節信息等。Inmarsat有2個數據庫，且需保證其日常巡檢。目前，數據庫的維護主要依靠各參與方提供高標準的精確船舶信息。

除了被認可的業務，MST還提供特色安全業務：

①遇險信息交流，同時在多條船舶和多個MRCC之間進行的文本形式的有關遇險操作的信息交流;

②MSI推送，允許航海員選擇NAVAREA/METAREA區域并查閱和下載30天以內的MSI;

③選擇MRCC，允許航海員選擇接收其遇險信息的MRCC;

④MSI的濾除，允許航海員拒絕接收不相干的MSI種類。

此外，在地面段、空間段和本地，MSDS都具有完全的優先通信及信道搶占能力。

（5）網絡操作

岸端、地面、空間設施以及船載設備接受位于Inmarsat倫敦總部的24 h人工值守的網絡操作中心（NetworkOperation Centre，NOC）的不間斷監控，并通過Inmarsat所有的位于荷蘭Burum的SAS的操作備份中心進行地理冗余備份。

NOC的管理者和SAS的操作員負責維護系統的運行狀態。作為NOC工作的一部分，管理人員每天進行2次遇險報警和語音遇險呼叫測試，遇險報警和呼叫會在NOC發出警報，且根據A.1001（25）段落4.4.3的要求，報警需通過手動模式確認。除被提交給MRCC的遇險報警和語音遇險呼叫外，一封自動生成的E-mail會被發送給NOC、相關的SAS和MRCC，其中包括呼叫的來源、船舶名稱、位置、聯系號碼等。一旦NOC得知有一份遇險報警正在被處理，無論是移動站發起還是終止的，其在整個BGAN正在進行或者汁劃進行的、可能影響到信息被成功提交的操作都會被停止或者延遲。如果默認或者首選的MRCC在1 min之內沒有對遇險報警或者呼叫做出確認，MSS將把信息轉給下一個MRCC，如果需要可能還會進一步轉發給其他的MRCC。

NOC對遇險報警和呼叫實時監控，以保證MRCC會做出反應。如果語音遇險呼叫或者遇險報警沒有被MRCC確認，Inmarsat的NOC會根據程序呼叫相關的MRCC確認他們是否收到信息以及是否需要提供幫助。同時，NOC 一周7天24 h監控MRCC，如果發現其離線超過60 s，NOC將呼叫MRCC要求其注冊回系統。

4結語

MSDS是完全的端到端解決方案，通過MSS和NOC的冗余設置以及安全管理程序向航海員、MRCC和MSIP提供增強的GMDSS功能，是現代網絡技術在船舶上的典型應用。相信未來伴隨銥星系統、VDES和NAVDT等技術的應用，GMDSS功能將得到進一步完善，海事安全現狀會得到顯著改善。

參考文獻

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基金項目：

大連海事大學教學改革項目（2018Y02）

中央高校青年骨干基金項目 （3132019128）

作者簡介：

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