自主水上無線電設備應用、研究及展望

劉法龍

（中國交通通信信息中心，北京 100011）

1 引言

2015年國際電信聯盟無線電局（ITU-R）世界無線電通信大會（WRC-15）確定了2015-2019周期內（WRC-19）將要研究的議題，其中水上無線電通信相關議題在ITU-R第5研究組（SG 5）下的第5工作組（WP 5B）進行研究。我國提出的對自主水上無線電設備開展研究的建議被采納并正式立項，列為議題1.9.1，該議題內容如下：

根據第362號決議，在156-162.05MHz頻段內為保護全球海上遇險和安全（GMDSS）系統和自動識別系統（AIS）的自主水上無線電設備采取規則行動。

我國是海洋大國，海洋國土面積約為470萬平方千米。近年來我國沿海區域有大量自主水上無線電設備（AMRD）投入使用，且數量呈現逐步上升的趨勢。在為行業用戶帶來一定便利的同時，AMRD 也為海事監管帶來了挑戰和難題。

2 我國自主水上無線電設備應用現狀

我國AMRD的應用主要包括漁網AIS示位標、海洋氣象浮標和水文浮標等，其中以漁網AIS示位標的數量最大，分布最廣泛。本文以漁網AIS示位標為例，介紹我國AMRD的應用現狀及對海事監管的影響。

2.1 應用場景

漁網AIS示位標一般附著安裝于流網、定制網具和養殖網箱上，用以向漁民指示網具的位置，為漁業捕撈和養殖提供一定的便利。由于極易從市場獲取，性價比較高且使用便利，漁網AIS示位標現已在我國多個沿海轄區水域廣泛使用，且數量上呈現逐年上升的趨勢。漁網AIS示位標主要應用于海上環境，但是其分布不規律，除分布在養殖區和漁區外，還普遍出現在通航水域內。通常情況下，部署密度為每500米到1，000米放置一個。

2.2 主要技術參數

漁網AIS示位標與遠洋捕撈漁船所用網位儀有較大區別，無前視掃描、網位掃描、俯仰探測和魚獲信號接收等功能，僅具有通過發射AIS信號進行網具定位的功能。其外形長度在30cm左右，一般附著安裝于網具上，離水面距離約1米左右，可連續工作多天，甚至可達480小時。

漁網AIS示位標目前普遍使用水上移動業務頻率的161.975MHz和162.025MHz，即AIS 1和AIS 2 信道。工作時不斷發射AIS信號，發射距離在10海里以上，發射頻率為30秒/次到5分鐘/次不等。漁網AIS示位標無需申請水上移動業務標識（MMSI）即可使用，在購買時由賣方根據買方意愿設置名稱，普遍顯示為“NET MARK-XXXX”，此類漁網AIS 示位標可根據其名稱迅速識別。但是出于使用便利，很多使用者會將其名稱設置為所屬漁船船名拼音、首字母或字母數字組合等。

2.3 對航行安全和海事監管的影響

由于漁網AIS示位標發射的AIS信號可被船用AIS、AIS岸基站等設備正常接收，并在船用AIS、船舶交通管理系統（VTS）、船訊網等設備軟件上正常顯示。隨著數量增多應用范圍增大，在提供一定便利的同時，漁網AIS示位標也開始給相關海域內商船的正常航行以及海事監管帶來一系列的困難。

2.3.1 提供船舶與漁網間避碰功能

對于“NET MARK-XXX”這類命名規范的漁網AIS示位標，航行的船舶可識別其為漁網，提早避開其所在位置，避免船舶絞住漁網或者與漁具碰撞，產生經濟糾紛或損失。

2.3.2 增加AIS信道通信壓力

一個區域內AIS信號過多時，會因帶寬占用而導致AIS信號無法正常收發，達到一定數量時會導致AIS通信信道堵塞。隨著漁網AIS示位標數量的增多，其毫無節制的大規模使用以及頻次過高的AIS信號發射很有可能造成航標處AIS基站接收通道的堵塞，是對船舶交通安全的一個重大隱患。

2.3.3 降低船舶航行監管和搜救有效性

由于漁網AIS示位標的分布密度大，發射頻次高且處于常開狀態，所以在漁網AIS示位標使用密集區域，VTS監管界面會顯示出密集的AIS信號。且由于大多數漁網AIS示位標的命名無規律可循且非常不規范，VTS值班員無法有效區分漁網AIS信號和航行船舶的AIS信號。在船舶交通情況、海上通航環境和船舶交通形勢的判斷上，海事監管的有效性大打折扣。若是在漁網AIS示位標密集分布的海域出現緊急情況，需要進行定位搜救時，密集的AIS 信號以及不規范的顯示，會大大增加搜救力量在搜尋待救援目標、判斷搜救環境和選擇最優搜救路線的難度。圖1為煙臺海域VTS監控界面顯示收到的AIS信號。從圖中可以看出，部分海域AIS信號十分密集，出現互相遮擋的情況，且許多AIS信號顯示名稱僅為數字或者拼音加數字，非常不規范。

圖1 船舶交通管理系統煙臺海域AIS分布情況

3 國際上自主水上無線電設備研究進展

作為一種新興的海上無線電通信應用，AMRD 在《無線電規則》中既沒有明確的定義及頻率劃分，也沒有相關的技術建議書或性能標準。海事界已經注意到行業用戶對于AMRD的使用需求，也意識到相關規則和技術標準的必要性。WRC-19議題1.9.1正是為解決AMRD的應用而設立。

3.1 已取得成果

在本研究周期內的多次ITU-R WP 5B工作組會議上，各海事成員國就AMRD的應用現狀和技術特性等積極地提交輸入文稿。工作組專家在此基礎上開展討論研究，已就AMRD議題取得了如下初步成果。

3.1.1 AMRD定義

在ITU層面，經各成員國多次會議討論研究，各國專家就AMRD的定義達成一致，定義如下：AMRD為工作在海上，獨立于船站或者岸站進行發射的移動站臺。AMRD可分為兩類：增強航行安全的AMRD和不增強航行安全的AMRD（發射與船舶無關的信號或信息，會使航行者分心或對其產生誤導，降低航行安全的AMRD）。

3.1.2 應用信息收集

2016年11月份ITU-R WP 5B工作組會議結束后，ITU-R向各成員國發布了調查問卷，就AMRD 在各成員國海域內的部署和應用情況展開調研，收集各類AMRD信息。在2017年5月的ITU-R WP 5B工作組會議上，中國、澳大利亞、法國、德國、英國等16個國家就此問卷調查提交回函，反映了各自國家海域內自主水上無線電設備的應用情況，應用類型包括漁網示位標、人員落水定位追蹤設備（MOB）、潛水定位追蹤設備、海洋氣象浮標等，并收集了各類AMRD的操作特性，包括使用的技術、工作頻段、發射功率等。

3.2 研究方向及預期目標

基于上述研究成果，考慮到AMRD應用的需求及海上無線電通信要求，各海事成員國已經確定了AMRD研究的主要工作方向，包括確定其用頻需求、操作和技術特性、編號規則、分類等。

3.2.1 解決用頻需求

目前階段，I TU各成員國依然在討論研究AMRD的用頻需求及可能的解決方案。根據其定義，AMRD分為增強航行安全和不增強航行安全的兩大類。對于增強航行安全的A類AMRD的用頻考慮，考慮到此類AMRD有利于增強航行安全，應該被航行的船舶所識別，各成員國觀點比較一致，認為應該使用《無線電規則》附錄18中的水上移動業務頻率。對于不增強航行安全的B類AMRD的用頻問題，各成員國分歧較大，主要集中在是否使用附錄18中的頻率。目前在ITU層面，擬定用于滿足B 類AMRD用頻需求的方法有兩種，分別如下：

方法1：

⊙ 對于使用AIS技術的AMRD，建議使用《無線電規則》附錄18中的160.90 0MHz（即2006信道）頻段，通過修訂《無線電規則》附錄18中的腳注r）實現。

⊙ 對于使用模擬語音技術的AMRD，建議使用160.575 MHz（AMRD 1）和160.600MHz（AMRD 2）兩個25kHz的信道，通過在《無線電規則》第5條增加一個5.226A腳注來實現。

⊙ 對于使用其他技術的AMRD，建議使用160.5375-160.5625MHz頻段內未信道化的25kHz頻率，通過在《無線電規則》第5條增加一個5.226B腳注來實現。

方法2：

⊙ 通過修改無線電規則，允許B類AMRD使用161.4375-161.4875MHz頻段。

⊙ 對于使用模擬語音技術的AMRD，建議使用160.575 MHz（AMRD 1）和160.600MHz（AMRD 2）兩個25kHz的信道，通過在《無線電規則》第5條增加一個5.226A腳注來實現。

⊙ 對于使用其他技術的AMRD，建議使用160.5375-160.5625MHz頻段內未信道化的25kHz頻率，通過在《無線電規則》第5條增加一個5.226B腳注來實現。

3.2.2 解決碼號需求

考慮到水上移動業務標識資源的有限性，以及AMRD數量大的特點，有必要為AMRD的使用制定一套編號規則。在2016年11月的ITU-R WP 5B 工作組會議上，中國提交文稿《關于自主水上無線電設備編號方案的考慮》，對現有水上移動業務的編號規則及使用情況進行了介紹，提出了AMRD 新編號方案的需求，并基于AMRD使用規模、海事部門管理等考慮，提供了一個初步方案。工作組基于中國的輸入文稿，制定了ITU-R M.[NEW_ MARNUM]初步草案新報告工作文件，并在后續會議中基于中國、德國等成員國的輸入文稿及建議，對該草案報告進一步修訂和完善。目前，AMRD的編號方案依然在討論制定中。

3.2.3 確定技術操作特性

除水上移動業務使用《無線電規則》附錄18中頻率外，156-162.05MHz頻段內的頻率，已經有陸地移動業務在使用。而在此頻段內為B類AMRD尋找合適的頻段，必須要考慮到與已有陸地移動業務的共存兼容問題。AMRD運行在水上環境，A類AMRD使用水上移動業務頻率和標識等特性，也對其發射功率、發射間隔等技術特性提出一定的要求。隨著AMRD應用的普及，為了提升海事監管有效性和準確性，有必要制定統一規范的AMRD圖形顯示。在收集到的各成員國AMRD應用信息及技術參數的基礎上，ITU-R WP 5B工作組正著手為AMRD擬定一份ITU決議，對AMRD的技術特性進行統一規范，在全球范圍內實施。我國正積極參與此決議的制定。

4 自主水上無線電設備應用和管理展望

從ITU相關研究方向可以看出，未來AMRD將擁有全球統一的使用頻段、碼號系統和技術規范等，其使用也將合法化和規范化。相關設備廠商可依據統一的技術標準和規范來生產設備，用戶可依據頻率劃分使用規定的頻率和水上移動業務標識，監管部門可根據標識和圖像顯示有效區分AMRD和其他設備。多管齊下，AMRD的應用帶來的海事監管難題將得到有效解決。

4.1 緩解AIS信道通信壓力

通過修改《無線電規則》為AMRD尋求新的劃分，AMRD將擁有專用的通信頻率。我國海域內的AMRD主要使用AIS技術，除了A類AMRD仍將使用水上移動業務頻率內的AIS信道外，B類AMRD 將使用其專用通信頻率，從而不再占用AIS信道，可極大地緩解AIS信道的通信壓力。

4.2 提升海事監管和搜救有效性

通過相關國際技術標準和規則的制定，AMRD將使用特定的水上移動業務標識碼號，擁有統一的圖形顯示，并且發射功率、部署高度等都會得到規范和約束。通過對VTS增加標識和設備篩選功能，海事監管部門將能有效地將海圖進行分層顯示，根據需要剝離出AMRD，而僅顯示特定海區內的船舶。海事監管人員將能更有效更準確地判斷海區內的船舶交通情況、海上通航環境和船舶交通形勢，緊急情況下搜救效率也將得到極大提升。

5 結束語

隨著國際上自主水上無線電設備研究的逐步深入和相關國際規則及技術標準的出臺，國家主管部門對自主水上無線電設備監管的逐步重視，AMRD 目前的應用亂象將很快得到改善。依據統一的國際標準和規范，加上海事監管法律法規的完善和技術系統的升級，可以預見，我國的AMRD將在主管部門的有效監管下逐步實現規范化應用，真正造福行業用戶，增強海上航行安全。

[1] 國際電信聯盟.無線電規則[R].2016版.