從WRC-15看VDES的最新進展

◎ 王俊杰 廣州通信中心

鮑晶晶 東莞職業技術學院

從WRC-15看VDES的最新進展

◎ 王俊杰 廣州通信中心

鮑晶晶 東莞職業技術學院

甚高頻數據交換系統（VDES）是AIS的升級版，也是未來水上無線電通信系統的重要發展方向。WRC-15重點審議了VDES的頻譜劃分問題，為未來幾年VDES的快速發展掃除了障礙，指明了方向。

VDES AIS 頻率劃分 WRC-15

1.引言

2015年11月2日—27日，2015年世界無線電通信大會（WRC-15）在日內瓦召開，國際電信聯盟中162個成員國的3300名與會者出席了為期4周的大會。會議研究了40多個與頻率劃分和頻率共用有關的問題。在改進水上無線電通信系統方面，議題1.16審議了新的自動識別系統（AIS）技術應用的規則條款及其頻率劃分，為甚高頻數字交換系統（VDES）確定了水上移動業務頻段，新增了衛星移動業務頻率劃分，并修訂了《無線電規則》。

2.AIS面臨的挑戰及VDES的誕生

船舶自動識別系統AIS（Automatic Identification System）是工作在VHF海上頻段的船舶和岸基廣播系統，是集現代通信、網絡技術和信息技術與一體的助航系統或海上安全系統，增強了船舶航行安全，提高了船舶交通管理效率。AIS核心技術是基于自組織時分多址接入（SOTDMA），以VHF波段的87B、88B頻道實現船—船和船—岸之間的數據交換。隨著AIS的快速推廣，AIS的局限性逐漸顯現：一、航標、氣象、非安全導航信息傳送等擴展應用的不斷增加，AIS的數據交換能力嚴重不足，在一些繁忙的區域出現了很高的數據鏈路負載，墨西哥灣甚至達到64%，導致大量重要信息丟失，二、由于目前的AIS還是以陸基基站的VHF為主，覆蓋范圍只有30海里左右，無法實現全球性的覆蓋。由此可見，從本質上看，AIS只是一個導航系統，并不適合大規模和全球性的數據交換，因此，WRC-13和世界海事組織（IMO）提出了VDES的概念。

3.VDES的功能及架構

VDES（VHF Digital Exchange system），即甚高頻數字交換系統，其設計目的是實現在全球范圍內的海事VHF移動波段上提供更高、更強的數據交換能力。VDES整合AIS、ASM exchange（ASM數據交換）、e-Navigation（電子導航）、enhanced maritime communication（增強海事通訊）、modernized GMDSS（GMDSS現代化）等既有功能。簡單說，VDES將集成自動識別系統 (AIS)、特殊應用消息 (ASM) 和寬帶甚高頻數據交換 (VDE) 三項功能。在VDES中，衛星將扮演更為重要的角色，拓展了陸基服務的范圍，使得原來局限于沿海的AIS變成全球性服務。VDES對目前的VHF頻道進行了重新定義和分配，并進行全數字化改造。根據規劃，VDES將于2018年具備初步運行能力。

在VDES架構下，AIS，ASM和VDE的定義及特點如下：

AIS：保持其最初的設計目的不變，即AIS只用于船舶身份識別、位置報告、航行數據、搜尋和救援。

ASM（Application Specific Messages），即特定應用報文信息，是一種實時可靠的信息接收機制。ASM分為國際海事組織定義的ASM及區域型ASM，主要是除去與航行安全關系最為緊密的船舶位置和航行狀態信息之外的其它非導航安全信息，包括水文、氣象等信息。

VDE（VHF Digital Exchange），即甚高頻數據交換，是VDES的核心功能，是VDES實現高帶寬數據通信的基礎。VDE分為路基VDE及天基（衛星）VDE兩部分。，并能傳輸多種結構的信息；陸基VDE支持“實時”通訊和信息確認回傳；除了國際通用無線電通道，路基VDE還支持額外的區域性通道，通過通道合并可以達到更高的數據傳輸速率。

4.WRC-15中關于VDES的進展

（1）確定將2078，2088作為AIS專用頻道，不再參與其他輔助導航應用信息的傳輸和交換，把ASM等特殊信息和輔助信息轉移到2027，2028頻道，將2027標識為ASM1，將2028標識為ASM2。相當于給原來的AIS再分配了2個25KHz的信道，使AIS的帶寬擴大了一倍，鏈路擁塞得到有效緩解。如表1所示：

（2）確定將CH24,84,25,85,26,86共6個雙工頻道作為陸基VDE的專用頻道。使得陸基VDE獲得了150KHz的帶寬資源，理論上可以實現高達300kbps以上的數據交換能力。路基VDE的頻道分布如表2所示：

（3）在天基VDE部分，在WRC-12的360號決議曾劃分CH75，CH76作為衛星AIS應用的專用頻道，而WRC-15在此部分沒有達成一致意見，但確定在未來3年中，在VHF的全頻段，即上行156.0125-157.4375MHz和下行160.6125-162.0375MHz開展衛星VDES的測試研究，并在研究了衛星VDES與同頻段及相鄰頻段業務的兼容性問題后，在WRC-19上最終決定其頻率劃分。

VDES各部分的頻譜分配可從以下VHF頻率表中直觀的看出，如表3。

表1　

表2　

表3　

5.結語

在GMDSS現代化及E航海的大背景下，“智慧海事”建設要求下，水上無線電通信領域的數字化已經成為大勢所趨。隨之而來的是的VDES，NAVDAT等數字化水上無線通通信技術的應運而生。相對于NAVDAT的單向廣播、覆蓋范圍有限、速率只能達到18Kbps，VDES由于其高帶寬雙向通信能力，以及結合衛星的全球覆蓋能力，能在全球范圍提供十倍于NAVDAT的雙向數據傳輸服務。VDES不僅能夠滿足海事、搜救等部門對水上生命安全相關的數據傳輸需求，還能滿足港口作業、船舶調度、企業貨運管理、電子報關等廣泛的數據交換需求，應用前景極為廣闊。從此次WRC-15也可以看出，VDES被IMO、ITU及世界各國重視和看好，將成為未來水上通信領域的最重要手段。為此，挪威、荷蘭、瑞典、日本等航海大國早已緊鑼密鼓的投入到VDES技術的研發工作中，準備在這場技術競賽中搶占先機。而我國的VDES研發工作相對滯后，如何后來居上，趕上世界潮流，將成為未來幾年我國海事管理機構、科研院所、設備廠商的重要課題。

[1]馬斌.為變化中的世界分配頻譜—從WRC-15看當前無線電頻譜資源開發利用的趨勢.中國無線電,2016.03.

[2]鞏海方.談甚高頻數字交換系統 (VDES).中國海事,2016.03.

[3]王化民,王成海,許海濤.全球海上遇險與安全系統復審與現代化研究.青島遠洋船員職業學院學報,2014.02.

[4]崔昆濤,孫文強,夏國忠.NAVDAT對GMDSS海上安全信息業務現代化的增強作用.中國水運,2015.02.