基于網絡的VHF系統遠程通信應用研究

劉堂偉，胡 凱

VHF作為一種無線電電波，在應用中能夠傳播頻率在30M～300MHz之間的信息[1]。當前在現實生活中已經得到了廣泛應用，是一種較為便捷的無線通信方式，比如電視廣播和電臺大部分應用了VHF技術，在航海和航空領域也有廣泛的應用前景。

隨著科技發展，無線電作為一種通信方式應用十分廣泛。VHF作為一種無線電波在通信傳輸方面具有較為突出的優勢，它能夠在不影響其它通信內容的情況下將信息高效傳遞，通信費用較低，對設備要求低。目前海上船舶所屬公司（陸地）與海上作業船舶的主要聯系方式仍然是單邊帶通訊，受單邊帶通訊技術（話音質量、盲區、天氣、頻率等）、船舶每天定時通播守聽通訊不及時等問題影響，造成船舶與陸地通訊不暢通。VHF電臺是海上平臺與船舶按照SOLAS公約要求配置的必配設備，同時一般通信距離在20海里以內，話音質量比較好。可利用海上油田現有網絡資源和VHF系統設備，擴展VHF語音通訊距離，提高船舶應急通訊效率，改善船舶遠程語音通訊質量，解決遠程指揮調度問題。

1 VHF的特征和海上油田發展現狀

VHF波長范圍在1m～10m之間，海域范圍內的障礙物少，對信號的遮擋少，信息在傳播的過程中所受阻攔少，降低了傳輸過程中的損耗，所以與陸地相比VHF更適用于海域范圍。同時由于電離層對此波長的電磁波反射率低，在傳播使用過程中VHF對其它信號的干擾小。除了地形對傳輸過程影響較大之外，大氣環境的改變以及噪聲的影響對其而言都可以忽略不計。

經過了幾十年的發展，VHF作為一種通信手段被廣泛應用于船舶與平臺、平臺群之間的交流溝通，是海上無線傳播的主要方式[2]。VHF技術基本可以滿足海上油田服務船舶日常作業需求，如人員、貨物運輸，協助平臺施工，為平臺供油供水等作業通信需求。而其他的傳輸方式如衛星系統，會造成高成本；運營商的移動網絡，由于船舶在海上作業時距離岸邊較遠，一般情況沒有信號；平臺上架設基站，如微波、4G、5G等基站，投入大，所使用船舶數目少，也不是一個好方法。因此，在未來，由于VHF這項技術對于近距離傳輸的實時性和穩定性，也必將是解決海陸之間信息交流的發展重點，是逐步構建起海上信息現代化的重要方式。

2 當前海陸通信存在的問題

信息溝通不暢是主要問題。陸地管理人員主要是通過單邊帶與船舶通信，這種方式了解到船舶具體信息，缺少了對船只實時動態的監管。船舶出海后，船舶自身動態很少主動向陸地管理人員報告。當不能與船只取得及時聯系的時候，如果海上油田一旦發生危險，陸地指揮人員很難及時、準確的將指令直接下達到船舶，影響救援時效性。因此增加一呼百應信道呼叫與應答模式，也符合油田生產協調實際需要，更提高油田群與多船之間協作效率。

3 VHF系統的主要功能

在陸地指揮中心部署VHF融合通信中心服務器實現數據傳輸、存儲、信令中轉，通過VHF通訊調度臺，實現陸上指揮中心與平臺、作業船、陸上手臺之間的通信。

VHF系統主要具備的各項功能如下：

3.1 調度臺功能

其中包括呼叫、通話派接和短信功能等。

呼叫包括多種方式。群體間的通話通常運用組呼模式，它將調度臺和多組用戶溝通起來，并且保證了調度臺的主導發言權。當調度臺需要與單獨用戶進行溝通時，選呼能夠保證兩者之間通話的私密性，內容只允許進行通話的雙方知曉。全呼是一種對某一系統內的全部用戶發起的通話方式。呼叫的對象可以是對講機，也可以是VHF海事電臺，只要在本系統內的通信設備VHF都可以通過呼叫的方式進行通信。

調度臺的通話派接是指在通話過程中可以合并不同用戶，調度臺的講話可以對合并后的各組發出，而在組內的所有用戶都可以接聽。將數據信息進行轉化，通過VHF與各相關設備對接，實現將一臺設備與其它附近設備和電臺建立連接。遠程通信則可以通過手機、對講機等設備與船舶直接建立聯系，遠程聯絡。

在具備SIP網絡交換機的支持下，調度臺可以實現與有線電話的連接，使用對講機等設備可以撥打網絡電話，電話也可以通過調度臺的連接與其它對講設備進行通話。不僅如此，電話和調度臺之間也會實現無障礙的溝通。

調度臺在設置過程中數量不存在局限，可以同時在不同位置設置多個，通過IP和調度臺實現有效連接。不同的連接設備可以根據需要調整權限，方便與不同設備進行溝通。除此之外還包括錄音、調度臺操作記錄顯示等功能。

3.2 指揮中心通信模式

分散部署在各地的融合網關等價于一個通信終端，使得連接在網關上的VHF手臺/船載臺通過網絡與陸地指揮中心進行呼叫。通信方式，包括陸地指揮中心與某一目標平臺/作業船進行單呼、陸地指揮中心與幾個目標平臺/作業船多選呼、陸地指揮中心對所有平臺/作業船進行全呼、陸地指揮中心對目標平臺/作業船只進行監聽、陸地指揮中心具有平臺、船只地圖標注等功能實現多選呼。同時也支持，在陸地指揮中心的授權下，實現區域內移動船舶間遠程通訊、平臺與船舶的遠程通訊。

3.3 與地圖結合

與XGIS系統相結合，也可以和其它地圖系統如高德、百度等相結合。具備查看地圖的功能后，實現指揮調度的可視化，從而實現IP網絡與物聯網的系統融合、陸地與海上的采油平臺、船舶的實時對講，切實提供指揮中心對海上、陸上的應急指揮保障。

3.4 報表分析

HNF展示數據的方式較為多樣，可選擇的有圖標、表格和圖片等形式。使用雙方都可以對通話過程進行統計，操作獨立。在使用過程中，對儀器的使用時間、頻率都能精準統計。

3.5 記錄查閱

VHF系統中配備錄音功能，可以將對話全程記錄，也能對在記錄中的通話信息進行調取，方便操作人員對記錄的查閱。一般情況下，通過VHF系統可以查閱在兩個月之內的儀器記錄，再查閱過程中可以根據不同的條件進行篩選，比如根據不同的主叫和被叫，也可以根據日期和通話時長等進行查詢。對于查詢后的結果可以進行重播來進行數據調取，在選中后可以對通話信息的主叫、被叫和時長等進行查閱，設備還支持在同一時間播放多段語音。記錄的查閱內容還包括傳值的位置信息，將VHF與導航系統相連接，就能通過設備查閱各船只在地圖中的行進軌跡，具體的位置信息也可以通過記錄清晰顯示。

3.6 安全保障

VHF系統要確保信息安全，包括了對數據完整性和私密性的保證以及用戶安全。要確保信息的安全傳輸，就要求信息系統的軟硬件信息在傳送、保存的狀態下都有安全保障。對使用者安全的保障則包括個人隱私的保護、訪問權限的設置等。在保護信息安全的過程中要遵循以下幾個原則：對未取得授權的用戶堅決做到信息保密；信息數據未得到授權也不能被任意改動，保證數據的真實和完整；同時對于已經授權的用戶在進行信息調取時，要提供權限賦予用戶的訪問權；在保證安全使用之外，機構對系統中信息的傳遞和保存都要具備良好控制能力，在適用范圍內要管理好數據的流動方向。

4 結論

當前海上通信方式多樣，VHF能夠利用現有設備將海上遠距離船舶與陸地之間建立聯系，這種無線通話方式還能結合地圖等系統對船只信息進行統一管理，能夠做到對平臺周圍船舶的實時監控。VHF能夠及時建立起雙方人員之間的聯系，方便陸地方面的指揮，通過這種方式大大提升無線聯絡的生產效率。同時對其遠距離通信缺陷加以改善，能夠方便遠程溝通，提高通話質量。綜合以上VHF各種通信優勢，再加以其他數字化技術支持，可以通過在實際應用中進行試點，完善軟件系統，從而逐步推廣，實現對海上船舶的有效管理，在輔助指揮調度方面能有效的發揮作用。