北極東北航道通信保障方式研究

趙伯華

（中交信通（天津）科技有限公司，天津 300456）

1 研究背景

北極東北航道是指穿過白令海峽向西航行，經過楚科奇海，沿歐亞大陸北方海域，經巴倫支海到達挪威北角附近的全程約3 000海里的航道，是溝通我國與歐美水上最近通道，較傳統航線要減少近半個月航程，其開發利用將大大拉近我國與歐洲市場的距離，減少對蘇伊士—馬六甲通道的依賴，保障海運通道安全。2017年，中俄兩國提出共同打造“冰上絲綢之路”，開展航線上相關合作。截至2019年9月，我國中遠集團已派出18艘船舶完成31個航次的北極航行任務。

近年來，經過北極航道通信情況的調研及理論研究，結合多次實船通信測試，進一步了解了北極東北航道船舶與國內海岸電臺無線電、衛星通信、北斗通信效果，驗證了在我國保障北極東北航道安全通信的可行性。

本文對2019年天津海岸電臺實船測試結果進行了深入評估分析，發現我國國內開展北極通信是可行的，但通信效果與提供服務還有一定差距。根據測試結果并結合理論分析，提出了北極東北航線通信保障方式及建議。

2 無線電通信測試結果分析[4]

2.1 無線電通信整體測試情況

船端與岸端共進行SSB通信測試155次，三個頻率共測試465次，其中雙向成功建立通信102次，船方單方面完成信號接收118次，岸臺單方面完成信號接收24次。三頻互補后，SSB船端接收成功率74.2%，四個站點（天津、滿洲里、哈爾濱、新疆）聯合的總成功接收率66.5%。DSC測試201次，雙方接收測試信息84條。

2.2 單邊帶測試結果分析

船舶接收天津海岸電臺發射信號的具體情況見表1。船舶的信號接收情況直觀反映了天津海岸電臺北極通信的發射保障能力。從船舶的信號接收情況來看，本次測試的三個頻率的通信成功率差別較大，8 M成功接收76次，12 M成功接收112次，16 M成功接收31次。

表1 船舶接收信號統計表

雖然單個頻率的通信成功率并不高，但通過各頻點的相互補充，船臺仍可以實現較好的信號接收。在不同的時間和位置可通的頻段不同，但在絕大部分航程，船舶可以通過單邊帶無線電話與天津海岸電臺進行通信聯系或接收到岸臺發射。其中，船方單向聽到岸臺的情況非常常見，整個過程中船岸雙方共進行測試155次，其中船臺在至少一個或一個以上頻率接收信號在2級及以上的數量為115次，約占全部測試次數的船端接收成功率74.2%，其余40次測試在全部三個測試頻率均無接收或接收信號等級為1級，不能進行有效通信。

2.3 DSC測試結果分析

在北極航行過程中，船岸共開展DSC通信測試201次，兩個頻率共發送測試信息402條。其中，船方接收測試信息32條，岸臺接收測試信息43條，雙方成功建立雙向通信9次。

表2 DSC通信統計表

從測試數據可以看出，岸臺接收兩個頻道的測試信息數量沒有明顯差別，但船臺在12 M接收岸臺測試信息數量明顯多于16 M。

2.4 時間和通信頻率分析

根據短波通信原理，白天電離層電子密度較大，能夠反射較高頻率的無線電波，使用較高頻率的通信效果較好；夜間電離層電子密度較小，高頻無線電波會穿透電離層，因此宜用較低的工作頻率。本次測試中，不同通信頻率的通信效果隨時間變化明顯。圖1展示了本次測試不同時間段船舶各頻率接收情況的變化情況。

由圖1可知，12 M通信效果隨時間的變化幅度較小，通信成功次數比較穩定，通信成功次數也最多。8 M夜間表現優于白天，下午16：00至次日8：00的通信效果較好。16 M則8：00至16：00的通信效果較好，可與8 M互補實現較高的通信成功率。

圖1 不同時段的通信情況

3 北斗通信測試情況分析[4]

測試期間24小時不間斷記錄相關數據包括：測試時間、北斗定位、GPS定位和船臺和岸臺的通信情況。進行150次北斗短報文通信測試，實時收星156次。通過測試結果分析，北斗系統基本可以實現對北極東北航道區域的覆蓋，服務覆蓋范圍為50°E以東，75°N以南區域，整個北極航線過程中，北斗定位星數為4-10顆之間，GPS定位星數為10-14顆之間。分析認為隨著北斗三號組網成功，北斗系統為北極航道船舶提供高質量定位、大通量數據通信服務將成為可能。

4 衛星通信測試情況分析[4]

根據測試結果看，海事衛星電話在北極東北航道的通信盲區主要在北地群島經喀拉海過新地島北側進入巴倫支海的75°N以北區域，驗證了海事衛星組織官方公布的75°N的基本保障99%的通信率的說法。

與海事衛星電話相比，銥星衛星電話能夠全面覆蓋北極東北航道，但通話音色失真和延遲較嚴重，通話效果不及海事衛星電話。75°以北其信號強度下降不明顯。

數據寬帶通信方面，VSAT已成為船舶聯網的主要手段，與海事衛星電話相同，Inmarsat提供的VSAT服務在北極東北航道的盲區主要是75°N以北的區域。

5 北極東北航道通信保障方式及建議

5.1 無線電通信保障方式

綜合考慮地理位置、通信基礎設施、電磁環境等因素，可在黑龍江、新疆增北極短波雙向通信電臺。電臺采取兩址式工作格局，收信臺建設短波定向接收天線，配置基于IP傳輸的高頻接收機。發信臺建設短波定向發射天線，配置基于IP傳輸的高頻接收機，建設通信業務用房及配套設施。黑龍江、新疆與天津海岸電臺之間租用數字專線進行數據傳輸。搭建專用短波通信系統，采用“多頻互補、多址接收”的北極專用通信模式，實現通信電臺設備聯網和通信頻率和臺站的信號強度自動識別、切換，以及相關通信管理工作。系統采用一主一備配置，頻率設置采用天津海岸電臺現有單邊帶通信電路和GMDSS規定的高頻DSC通信頻點，工作時間為24小時[1]，[2]。

5.2 北斗系統通信方式應用

持續組織開展北斗衛星導航系統水上應用功能研究，開展北斗三號系統導助航 和通信能力驗證，推動北斗安全信息播發和遇險報警系統示范應用，積累使用數據，加快北斗 搜救應用，推進北斗系統加入GMDSS進程。

5.3 加強衛星通信新技術的應用

相對于岸基通信系統，衛星通信近年來新技術發展較快，并出現業務平臺化、網絡寬帶化、標準全球化、終端易用化等特點，海事應當加強衛星通信技術研究和應用，建立我國自主可控的滿足智能航運需要的海上寬帶數字通信系統。未來海上安全通信要向數字化業務發展，其發展方向是依托GMDSS現代化進程，形成海上新的以數字通信技術為主的海上 通信體系，不僅能夠提供海上安全通信業務，同時也能滿足數字化通信的各種業務需求，其業務范圍大大超出了傳統的海上安全通信需要，支撐海上信息化的各個業務需求。

5.4 加強北極國際合作

充分發揮IMO、ITU成員國、北極理事會正式觀察國的優勢，推動國際組織完善北極事務協調機制；積極參與國際框架下北極航行規則、標準制定修訂，推動修訂相關國際公約；從優化HF臺站布局、加強短波通信對北極東北航道保障能力等方面向國際組織提出議案[2-3]。

5.5 建立并持續更新北極通信資料庫

主動開展北極通信資料的搜集、整理及驗證工作，建立我國北極通信資料庫，為我國極地航行船舶提供重要參考資料。

6 結束語

本文分析了北極東北航道實船通信測試結果，對各種通信方式發展趨勢下的北極航道通信能力、覆蓋區域進行了分析，提出了未來對北極航道通信保障方式進行改進和發展方向。