甚高頻數據交換系統（VDES）在航海保障體系中的應用探討

梁正

摘 要：本文梳理了VDES的國內外發展現狀，介紹了VDES的技術要求及工作原理，闡述了VDES的優勢，探討了VDES在航海保障體系中的應用。

關鍵詞：VDES；航海保障；通信

0 引 言

VDES（甚高頻數據交換系統）是未來海上通信的重要通信手段。VDES是由AIS、ASM、VDE和衛星等部分組成，VDES頻道范圍包括VHF通道24、84、25、85、26、86、27和28，頻段范圍包括157.200—157.325 MHz 和 161.800—161.925 MHz，可以有效緩解現有AIS數據通信的壓力，為保護船舶航行安全提供有效的輔助手段，同時也將全面提升水上數據通信的能力和頻率使用效率，對推動水上無線電數字通信產業發展有重要意義。

1 VDES背景及現狀

隨著通信技術的不斷發展，現代通信系統的主流已經由固定通信系統轉向無線通信系統，VDES應運而生，目前處于技術規格、操作特性等技術指標以及覆蓋范圍預測、衛星下行鏈路操作和分析等技術標準的制定過程中，VDES及相關技術研究正在進行中。

目前，國際海事組織各成員國、國際各大航運電子企業都非常重視VDES研究，并積極跟進和參與VDES技術研究和標準制定。澳大利亞海事安全局（AMSA）在布里斯班進行VDES實驗，通過采用Preliminary Draft New Recommendation （PDNR） ITU-R M.[VDES] 技術規范中建議的多種調制系統收集試驗數據。實驗的重點是測試PDNR ITU-R M.[VDES]中定義的VDE地面物理層組件的性能。美國的海岸警衛隊（USCG）研究AIS，RBN/DGPS，LRIT系統的推進和技術引導，承擔IALA海上用戶需求調研和分析。建設了PORTS系統，進行海洋環境和航海環境的監測、信息服務。日本海岸警衛隊則從事海上e-航海技術研究，首先提出了一項制定“海上電子導航支持系統標準（ENSS）”的建議案，并在IALA大會上進行了詳細的講解。

中國海事組織、航運電子企業、科研院所也積極參與VDES的技術研究，但還處于起步和探索階段，一方面受限于資金和力量，很多企業、科研院所缺乏實驗和試驗工具、平臺；另一方面，研究力量分散，難以形成合力，造成了重復研究和資源浪費。海事承載著海航保障的重大責任，因此目前海事對于VDES系統建設非常重視，加大研究力度，從源頭上把控VDES產品標準，避免發生類似于目前出現的AIS船臺設備產品不規范等情況。VDES發展歷程如圖1所示。

2 VDES的組成及工作原理

2.1 VDES系統的物理架構（見圖2）

（1）岸基系統包括：VHF天線、GNSS天線、VDES收發機、VDES服務器、VDES應用終端、VDES系統軟件、VDES應用軟件。

（2）船載系統包括：VHF天線、GNSS天線、VDES船載收發機、VDES船載接口控制器、VDES應用客戶終端及VDES應用軟件。

2.2 VDES系統邏輯架構（見圖3）

2.3 鏈路要求

通信鏈路能夠按照實際測試需求改變數據傳輸速率；

系統能實現對無線電鏈路的動態管理。

3 VDES在航海保障中能夠發揮的優勢

3.1 技術方面

VDES由AIS、ASM、VDE組成。ASM采用GMSK；ASM采用π/4 QPSK；VDE采用FMT。其具有頻譜利用率高、頻譜特性好和抗多徑性能強等優點，在傳輸過程中的差錯是可控制的，數字信號易加密，保密性強，同時可實現新老系統的兼容。因此實現調制解調技術的VDES系統具有實際應用價值。

3.2 功能方面

VDES集成了AIS、特殊應用報文（ASM）和寬帶甚高頻數據交換（VDE）等3項功能，其通過引入ASM和VDE來強化船舶通信的數據傳輸能力。另外，VDES系統建立地面與衛星兩大系統，在系統設計和兼容性分析等多個角度做了大量技術研究工作，不僅能滿足當前地面船—船、船—岸之間的數據交換，大大增強現有水上無線電信息通信能力，還將能夠在技術和頻譜資源方面，為未來進一步實現衛星與船舶之間的遠程雙向數據交換預留空間。

3.3 使用方面

（1）避免了專用頻段保障信息的傳輸，對船舶位置報告和安全性相關信息給予最高優先級；

（2）VDES的用戶可以更靈活地根據需要，主動向其他船舶、港口、海圖信息中心等推送或者索取信息；

（3）VDES信息傳輸速度大大提升。

4 VDES在航海保障體系中的應用

VDES拓展了岸基服務的范圍，將區域性海事通信服務變成了全球性海事通信服務，在未來VDES的應用將擁有大的市場前景。

4.1 海上安全信息服務（MSP5）

VDES系統獲取數據，并通過VDES鏈路播發。船載VDES系統接收到數據后，推送給船載ECS設備，并顯示輸出給船上人員。

4.2 電子海圖更新服務（MSP12）

VDES系統獲取數據，并通過VDES鏈路播發。船載VDES系統接收到數據后，推送給船載ECS設備。

數據經過封裝后向船載設備、岸基設備和第三方系統提供服務。

4.3 助航信息疊加顯示

用戶可通過軟件設置告警提示，讓航行的通告，航行告警和交通管制情況在海圖界面分層顯示各個相關內容，并可設置不同的告警級別，分別用顏色區分，便于用戶及時調整管理海面航行。

4.4 電子海圖更新

通過MSP中的電子海圖信息服務，自動檢測當前電子海圖改正信息，下載更新電子海圖。

5 結束語

如今，國內外對VDES系統建設方面均高度重視，正積極準備衛星部分、地面部分的建設，同時，我國經過不斷研究與創新，也將提出新的建議案，將VDES更好地應用到航海保障中去。VDES將會在未來航海保障中占據非常重要的地位，VDES的實現會對未來保障海上航行安全、實現全球航海信息資源的利用與共享、促進航運事業發展起著至關重要的作用。

參考文獻

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