淺談寬帶無線網(wǎng)在海上通信中的應(yīng)用

柴連洪

摘要：海上無線通信系統(tǒng)要求系統(tǒng)在海面極限環(huán)境條件下依然能夠接收到信號(hào)，與控制中心能夠進(jìn)行即時(shí)通話，接收并執(zhí)行控制中心傳達(dá)的命令。文章通過對(duì)寬帶無線網(wǎng)的了解，解釋了寬帶無線網(wǎng)的概念，論證了寬帶無線網(wǎng)為什么會(huì)戰(zhàn)勝VHF，成為海上通信的主要方式，并從各個(gè)方面闡述了寬帶無線網(wǎng)在海上通信中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：寬帶無線網(wǎng)；VHF；海上通信；海上搜救系統(tǒng)；海洋地震探測(cè)；海上覆蓋規(guī)劃 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP393 文章編號(hào)：1009-2374（2016）23-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.020

近些年來，世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)都在迅速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)逐漸增強(qiáng)，輪船、航空等成了人們出行的重要交通工具，相關(guān)企業(yè)也更加重視輪船航空等的出行安全，希望能夠?qū)Υ昂叫星闆r實(shí)時(shí)監(jiān)控，這樣才能在出現(xiàn)意外時(shí)及時(shí)采取有效處理措施，保證乘客人身安全。由此，交互性強(qiáng)、可視性好的通信系統(tǒng)就成了各航運(yùn)企業(yè)的必需通信手段。

近些年來，航運(yùn)事業(yè)正處在一個(gè)順風(fēng)順?biāo)陌l(fā)展階段，為了保證海上通信技術(shù)的飛速發(fā)展，各航運(yùn)企業(yè)引入了大量新的陸上通信手段和技術(shù)，促進(jìn)了水陸通信的完美融合，例如INMASAT-F系統(tǒng)及Fleet-Broadband海事寬帶網(wǎng)的研發(fā)，之前海上通信所使用的是海事衛(wèi)星，它不僅體型輕巧、便于攜帶，而且安全性能十分高，完全不用擔(dān)心傳輸?shù)男畔?huì)被竊取，覆蓋范圍甚至可達(dá)整個(gè)地球，是一種高質(zhì)量高效率的通信系統(tǒng)，INMASAT-F系統(tǒng)在其基礎(chǔ)上又將寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信能力進(jìn)一步擴(kuò)大，新增了如話音通信等許多功能，使得船上信息傳輸效率獲得極大的提高，保證了航運(yùn)企業(yè)岸船之間信息的安全快速交換，促進(jìn)了海上移動(dòng)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

1 寬帶無線的特點(diǎn)

1.1 寬帶無線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）即全球微波互聯(lián)接入。它的核心內(nèi)容是IEEE 802.16系列寬頻無線標(biāo)準(zhǔn)。WiMAX是一項(xiàng)新興的寬帶無線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km。WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業(yè)務(wù)豐富多樣等優(yōu)點(diǎn)。這個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn)未來會(huì)朝著兩個(gè)方面發(fā)展：一是固定寬帶無線技術(shù)；二是移動(dòng)寬帶無線技術(shù)。

1.2 WiMAX技術(shù)特點(diǎn)

WiMAX技術(shù)雖然投入運(yùn)行的時(shí)間不長(zhǎng)，但是較之傳統(tǒng)無線通信技術(shù)具有十分多的優(yōu)勢(shì)，面向互聯(lián)網(wǎng)的連接速度十分快且效率高，雖然是后起之秀，但在通信領(lǐng)域絕不會(huì)遜色。

1.2.1 傳輸距離遠(yuǎn)，接入速度高。WiMAX采用OFDM技術(shù)，對(duì)于多種同時(shí)進(jìn)行的干擾都有十分有效的對(duì)抗能力；同時(shí)它采用的編碼調(diào)制技術(shù)都是結(jié)合自身特點(diǎn)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)的，且覆蓋范圍十分廣泛，傳輸速率也十分快；它還可以結(jié)合實(shí)際情況，隨著信道動(dòng)態(tài)的變化自主調(diào)整發(fā)射功率大小，使得WiMAX的覆蓋范圍更加廣泛的同時(shí)，還能使得其接入速率更高。

1.2.2 系統(tǒng)容量大。因?yàn)閷拵Ы尤氲臅r(shí)候是不需要線的，因此接入方式不受其他外界因素影響，十分靈活，而且能夠容納大量的信息系統(tǒng)。WiMAX供應(yīng)商在向客戶提供服務(wù)時(shí)，完全不必考慮線的長(zhǎng)短、傳輸質(zhì)量和效果等一系列問題，只需要將WiMAX基站架設(shè)在航運(yùn)企業(yè)指定的地方。WiMAX不僅對(duì)于城區(qū)、郊區(qū)以及海域等任何地形條件有著極強(qiáng)的適應(yīng)能力，可以使用固定的不需要線路的終端，也可以使用便于攜帶的或者可以移動(dòng)的終端，而且一個(gè)WiMAX基站可以同時(shí)為多個(gè)客戶服務(wù)，每個(gè)客戶的獨(dú)立寬帶請(qǐng)求都能夠予以實(shí)現(xiàn)。

1.2.3 提供廣泛的多媒體通信服務(wù)。WIMAX的擴(kuò)展性和安全性十分強(qiáng)，可以在極大程度上滿足大部分的多媒體通信服務(wù)，例如語音或者數(shù)據(jù)的傳輸?shù)取?/p>

1.2.4 提供安全保證。WiMAX系統(tǒng)可以在最大程度上保證客戶的使用安全。WiMAX空中接口上特意設(shè)置了私密子層，阻礙了非法用戶不正當(dāng)接入，保證合法用戶的使用安全，而且合法用戶還可以進(jìn)行加密，保證自己的隱私不被侵犯，保證了使用過程的安全。

1.2.5 互操作性好。WiMAX Certified設(shè)備從各個(gè)設(shè)備制造商處都能夠買到，運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)完全不用考慮是否可以兼容。

2 必要性和可行性

目前，世界上有很多國(guó)家都為船舶建立了AIS系統(tǒng)，以保證船舶在航行過程中的安全以及對(duì)出海的船舶進(jìn)行有效管理，AIS系統(tǒng)主要采用的是VHF通信方式，總部獲得的傳播航行信息都是通過AIS船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)獲得的，但是VHF自身具有一定的不足之處，導(dǎo)致船舶航行的情況更新有延遲，有時(shí)候數(shù)據(jù)傳輸還會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

目前很多航運(yùn)企業(yè)都在強(qiáng)制實(shí)施使用電子海圖的公約，只有海上通信能夠處理足夠大足夠多的信息，傳輸信息的速度足夠快，傳輸?shù)倪^程不會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，足夠安全可靠質(zhì)量足夠高，才能在海上實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公自動(dòng)化，也才能保障海上航行安全及財(cái)產(chǎn)和人命安全。

VHF雖然已經(jīng)在海上應(yīng)用了幾十年，為海上近距離通信做出了巨大貢獻(xiàn)，但是其不足之處也是不能忽略的：（1）傳輸速度過于慢，DSC只有1200bit/s，AIS也只有9600bit/s，要想實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸，仍然有很長(zhǎng)一段的路要走；（2）所采用的模擬通信方式無法快速有效處理信號(hào)，而且有一點(diǎn)干擾就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，通信質(zhì)量得不到保障；（3）通信帶寬度不夠，無法負(fù)擔(dān)大容量的信息輸出，如果有大量的信息需要傳輸時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)之間互相串線，有時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)信道中斷、信號(hào)不通的情況，只能進(jìn)行一些電話等最基本的業(yè)務(wù)功能，高速數(shù)據(jù)傳輸功能無法實(shí)現(xiàn)；（4）通信安全得不到保障，信息很容易被不合法的用戶竊取。

VHF具有諸多缺陷，越來越不能適應(yīng)飛速發(fā)展的現(xiàn)代通信業(yè)務(wù)的需求，也無法勝任日益發(fā)展的海上通信。

3 寬帶無線在海上通信實(shí)現(xiàn)中的應(yīng)用

3.1 基于寬帶無線網(wǎng)的海上搜救系統(tǒng)

海上險(xiǎn)情事故是無法預(yù)料的，隨時(shí)隨地都可能會(huì)發(fā)生，一旦發(fā)生事故，如果不能采取及時(shí)有效的救助，輕則造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，重則影響船上人員的生命安全。尤其是近些年來，船舶逐漸向大型化方向發(fā)展，每艘船的載客數(shù)量或者載貨物的重量逐漸增多，截至目前最普通的客運(yùn)船也會(huì)載上千的乘客，有些油輪載貨甚至已經(jīng)超過30萬噸，具有極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，要想保證海上搜救行動(dòng)順利進(jìn)行，有效實(shí)現(xiàn)搜救現(xiàn)場(chǎng)和搜救中心的險(xiǎn)情信息的可視化交流和統(tǒng)一指揮，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)使更多的人能夠獲救，就必須要通過寬帶無線網(wǎng)的使用。寬帶無線網(wǎng)不僅支持使用者隨時(shí)可以與指揮中心進(jìn)行語音溝通，能夠傳輸視頻或者圖像，還可以使用多媒體功能，通信速度十分快。寬帶無線通信網(wǎng)絡(luò)具有很多層次，可以支持到多個(gè)方面同時(shí)進(jìn)行的信息傳遞，保證了海上營(yíng)救的及時(shí)性和有效性，為搜救指揮中心制定營(yíng)救方案提供了信息資源。

3.2 基于寬帶無線網(wǎng)的海洋地震探測(cè)工作

眾所周知，海上的環(huán)境氣候和大陸上的環(huán)境氣候有很大不同，而且海底的地形條件復(fù)雜多變，且人類對(duì)此知之甚少，可能探測(cè)的船每行駛一段距離海底的地形條件就會(huì)改變，這些因素都在很大程度上影響了探測(cè)結(jié)果，只有通過陸地上的總指揮部的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與指揮，才能夠?qū)崿F(xiàn)海洋地震探測(cè)工作的順利進(jìn)行，因此雙方之間必須要保證正常高效的通信。只有建立一個(gè)通信效率高、通信質(zhì)量好的通信系統(tǒng)，才能夠保證船岸之間信息的及時(shí)傳輸，什么樣的通信系統(tǒng)才能滿足以上要求呢？這三點(diǎn)必須符合：（1）探測(cè)人員在海上進(jìn)行探索工作時(shí)，運(yùn)營(yíng)商的信號(hào)是不能傳過來的，而且無線網(wǎng)絡(luò)也不能出現(xiàn)有別的用戶接入的現(xiàn)象，衛(wèi)星通信是船岸之間傳輸信息的唯一途徑；（2）探測(cè)人員在海上進(jìn)行探測(cè)工作時(shí)，由于海水的作用船會(huì)一直處于顛簸狀態(tài)，而且還有可能會(huì)遇到海浪等外界因素，所以必須要具有可移動(dòng)的功能，衛(wèi)星的固定業(yè)務(wù)就起不到作用了；（3）夏天的時(shí)候沿海地區(qū)時(shí)常會(huì)受到降雨、臺(tái)風(fēng)這些天氣因素的干擾，因此通信系統(tǒng)必須具有防水防潮功能，否則會(huì)嚴(yán)重影響通信質(zhì)量。寬帶無線網(wǎng)的高質(zhì)量的通信效果和安全可靠的傳輸方式極大程度上保證了海上地震探測(cè)工作的效率和準(zhǔn)確性，從而更好、更有效地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。

3.3 基于寬帶無線網(wǎng)的海上覆蓋規(guī)劃

近些年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也飛速進(jìn)步，海上的通信方式也有了很大的提高，傳統(tǒng)的通信方式極大程度上阻礙了船岸之間及時(shí)的信息交流和傳輸，已經(jīng)不能滿足當(dāng)今日益發(fā)展的通信需要。自20世紀(jì)六七十年代開始，西方國(guó)家就已經(jīng)著手這方面的探索和研究，致力于開發(fā)出一款可以支持多種功能同時(shí)進(jìn)行的新型無線通信網(wǎng)絡(luò)，改善海上通信質(zhì)量和效率。對(duì)于海面覆蓋的深度和廣度，不同的系統(tǒng)結(jié)果都是不一樣的，但是說到底，還是取決于系統(tǒng)的基站設(shè)置得有多高，通信系統(tǒng)的功率是否足夠大等因素。隨著信息化技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，人們?cè)絹碓街匾暫Ｉ细采w面積的廣度和深度，寬帶無線通信系統(tǒng)由此應(yīng)運(yùn)而生，要想保證其通信質(zhì)量的提高，必須要對(duì)寬帶無線系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，最大程度上保證海上用戶的通信服務(wù)質(zhì)量。

總而言之，要想保證海上通信與陸上通信能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)通訊，就必須實(shí)現(xiàn)海上移動(dòng)辦公自動(dòng)化。無線接入實(shí)現(xiàn)寬帶化一直是眾多技術(shù)人員努力研究的方向，直到WiMAX的出現(xiàn)，論證這個(gè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可能性，而且還為其研究過程作了十分有價(jià)值的參考和借鑒，WiMAX不僅支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音等信息的傳輸，而且傳輸速度和傳輸質(zhì)量都能夠得到保障，寬帶分配方式按照用戶需求進(jìn)行，參數(shù)調(diào)整可以結(jié)合實(shí)際情況自行調(diào)整，促進(jìn)了海上移動(dòng)辦公自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。因此海上通信方式摒棄VHF，采用WiMAX是必然現(xiàn)象，十分具有操作可行性。所以要想更好地保證在海上使用寬帶無線網(wǎng)的效果，相關(guān)方面的研究人員必須要不斷進(jìn)行探索實(shí)踐，為我國(guó)的海上移動(dòng)辦公現(xiàn)代化獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）