淺談寬帶無線網在海上通信中的應用

柴連洪

摘要：海上無線通信系統要求系統在海面極限環境條件下依然能夠接收到信號，與控制中心能夠進行即時通話，接收并執行控制中心傳達的命令。文章通過對寬帶無線網的了解，解釋了寬帶無線網的概念，論證了寬帶無線網為什么會戰勝VHF，成為海上通信的主要方式，并從各個方面闡述了寬帶無線網在海上通信中的具體應用。

關鍵詞：寬帶無線網；VHF；海上通信；海上搜救系統；海洋地震探測；海上覆蓋規劃 文獻標識碼：A

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

近些年來，世界各國經濟都在迅速發展，經濟全球化趨勢逐漸增強，輪船、航空等成了人們出行的重要交通工具，相關企業也更加重視輪船航空等的出行安全，希望能夠對船舶航行情況實時監控，這樣才能在出現意外時及時采取有效處理措施，保證乘客人身安全。由此，交互性強、可視性好的通信系統就成了各航運企業的必需通信手段。

近些年來，航運事業正處在一個順風順水的發展階段，為了保證海上通信技術的飛速發展，各航運企業引入了大量新的陸上通信手段和技術，促進了水陸通信的完美融合，例如INMASAT-F系統及Fleet-Broadband海事寬帶網的研發，之前海上通信所使用的是海事衛星，它不僅體型輕巧、便于攜帶，而且安全性能十分高，完全不用擔心傳輸的信息會被竊取，覆蓋范圍甚至可達整個地球，是一種高質量高效率的通信系統，INMASAT-F系統在其基礎上又將寬帶數據網絡通信能力進一步擴大，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，保證了航運企業岸船之間信息的安全快速交換，促進了海上移動辦公自動化系統的實現。

1 寬帶無線的特點

1.1 寬帶無線的技術標準

WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）即全球微波互聯接入。它的核心內容是IEEE 802.16系列寬頻無線標準。WiMAX是一項新興的寬帶無線接入技術，能提供面向互聯網的高速連接，數據傳輸距離最遠可達50km。WiMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業務豐富多樣等優點。這個系列標準未來會朝著兩個方面發展：一是固定寬帶無線技術；二是移動寬帶無線技術。

1.2 WiMAX技術特點

WiMAX技術雖然投入運行的時間不長，但是較之傳統無線通信技術具有十分多的優勢，面向互聯網的連接速度十分快且效率高，雖然是后起之秀，但在通信領域絕不會遜色。

1.2.1 傳輸距離遠，接入速度高。WiMAX采用OFDM技術，對于多種同時進行的干擾都有十分有效的對抗能力；同時它采用的編碼調制技術都是結合自身特點進行自適應調節的，且覆蓋范圍十分廣泛，傳輸速率也十分快；它還可以結合實際情況，隨著信道動態的變化自主調整發射功率大小，使得WiMAX的覆蓋范圍更加廣泛的同時，還能使得其接入速率更高。

1.2.2 系統容量大。因為寬帶接入的時候是不需要線的，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。WiMAX供應商在向客戶提供服務時，完全不必考慮線的長短、傳輸質量和效果等一系列問題，只需要將WiMAX基站架設在航運企業指定的地方。WiMAX不僅對于城區、郊區以及海域等任何地形條件有著極強的適應能力，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的終端，而且一個WiMAX基站可以同時為多個客戶服務，每個客戶的獨立寬帶請求都能夠予以實現。

1.2.3 提供廣泛的多媒體通信服務。WIMAX的擴展性和安全性十分強，可以在極大程度上滿足大部分的多媒體通信服務，例如語音或者數據的傳輸等。

1.2.4 提供安全保證。WiMAX系統可以在最大程度上保證客戶的使用安全。WiMAX空中接口上特意設置了私密子層，阻礙了非法用戶不正當接入，保證合法用戶的使用安全，而且合法用戶還可以進行加密，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設備從各個設備制造商處都能夠買到，運營商在網絡建設時完全不用考慮是否可以兼容。

2 必要性和可行性

目前，世界上有很多國家都為船舶建立了AIS系統，以保證船舶在航行過程中的安全以及對出海的船舶進行有效管理，AIS系統主要采用的是VHF通信方式，總部獲得的傳播航行信息都是通過AIS船載自動識別系統獲得的，但是VHF自身具有一定的不足之處，導致船舶航行的情況更新有延遲，有時候數據傳輸還會出現錯誤。

目前很多航運企業都在強制實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，傳輸的過程不會出現較大的誤差，足夠安全可靠質量足夠高，才能在海上實現移動辦公自動化，也才能保障海上航行安全及財產和人命安全。

VHF雖然已經在海上應用了幾十年，為海上近距離通信做出了巨大貢獻，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，要想實現數據高速傳輸，仍然有很長一段的路要走；（2）所采用的模擬通信方式無法快速有效處理信號，而且有一點干擾就會出現錯誤，通信質量得不到保障；（3）通信帶寬度不夠，無法負擔大容量的信息輸出，如果有大量的信息需要傳輸時，可能會導致信號之間互相串線，有時候還會出現信道中斷、信號不通的情況，只能進行一些電話等最基本的業務功能，高速數據傳輸功能無法實現；（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，越來越不能適應飛速發展的現代通信業務的需求，也無法勝任日益發展的海上通信。

3 寬帶無線在海上通信實現中的應用

3.1 基于寬帶無線網的海上搜救系統

海上險情事故是無法預料的，隨時隨地都可能會發生，一旦發生事故，如果不能采取及時有效的救助，輕則造成巨大的經濟損失，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展，每艘船的載客數量或者載貨物的重量逐漸增多，截至目前最普通的客運船也會載上千的乘客，有些油輪載貨甚至已經超過30萬噸，具有極大的安全風險。因此，要想保證海上搜救行動順利進行，有效實現搜救現場和搜救中心的險情信息的可視化交流和統一指揮，當發生事故時使更多的人能夠獲救，就必須要通過寬帶無線網的使用。寬帶無線網不僅支持使用者隨時可以與指揮中心進行語音溝通，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。寬帶無線通信網絡具有很多層次，可以支持到多個方面同時進行的信息傳遞，保證了海上營救的及時性和有效性，為搜救指揮中心制定營救方案提供了信息資源。

3.2 基于寬帶無線網的海洋地震探測工作

眾所周知，海上的環境氣候和大陸上的環境氣候有很大不同，而且海底的地形條件復雜多變，且人類對此知之甚少，可能探測的船每行駛一段距離海底的地形條件就會改變，這些因素都在很大程度上影響了探測結果，只有通過陸地上的總指揮部的實時監測與指揮，才能夠實現海洋地震探測工作的順利進行，因此雙方之間必須要保證正常高效的通信。只有建立一個通信效率高、通信質量好的通信系統，才能夠保證船岸之間信息的及時傳輸，什么樣的通信系統才能滿足以上要求呢？這三點必須符合：（1）探測人員在海上進行探索工作時，運營商的信號是不能傳過來的，而且無線網絡也不能出現有別的用戶接入的現象，衛星通信是船岸之間傳輸信息的唯一途徑；（2）探測人員在海上進行探測工作時，由于海水的作用船會一直處于顛簸狀態，而且還有可能會遇到海浪等外界因素，所以必須要具有可移動的功能，衛星的固定業務就起不到作用了；（3）夏天的時候沿海地區時常會受到降雨、臺風這些天氣因素的干擾，因此通信系統必須具有防水防潮功能，否則會嚴重影響通信質量。寬帶無線網的高質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工作的效率和準確性，從而更好、更有效地應對突發事件。

3.3 基于寬帶無線網的海上覆蓋規劃

近些年來，隨著經濟的發展，科學技術也飛速進步，海上的通信方式也有了很大的提高，傳統的通信方式極大程度上阻礙了船岸之間及時的信息交流和傳輸，已經不能滿足當今日益發展的通信需要。自20世紀六七十年代開始，西方國家就已經著手這方面的探索和研究，致力于開發出一款可以支持多種功能同時進行的新型無線通信網絡，改善海上通信質量和效率。對于海面覆蓋的深度和廣度，不同的系統結果都是不一樣的，但是說到底，還是取決于系統的基站設置得有多高，通信系統的功率是否足夠大等因素。隨著信息化技術的進步和發展，人們越來越重視海上覆蓋面積的廣度和深度，寬帶無線通信系統由此應運而生，要想保證其通信質量的提高，必須要對寬帶無線系統進行科學合理的規劃，最大程度上保證海上用戶的通信服務質量。

總而言之，要想保證海上通信與陸上通信能夠實現實時通訊，就必須實現海上移動辦公自動化。無線接入實現寬帶化一直是眾多技術人員努力研究的方向，直到WiMAX的出現，論證這個技術實現的可能性，而且還為其研究過程作了十分有價值的參考和借鑒，WiMAX不僅支持數據、語音等信息的傳輸，而且傳輸速度和傳輸質量都能夠得到保障，寬帶分配方式按照用戶需求進行，參數調整可以結合實際情況自行調整，促進了海上移動辦公自動化的實現。因此海上通信方式摒棄VHF，采用WiMAX是必然現象，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的效果，相關方面的研究人員必須要不斷進行探索實踐，為我國的海上移動辦公現代化獻計獻策。

參考文獻

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（責任編輯：蔣建華）