浅谈宽带无线网在海上通信中的应用

柴连洪

摘要：海上无线通信系统要求系统在海面极限环境条件下依然能够接收到信号，与控制中心能够进行即时通话，接收并执行控制中心传达的命令。文章通过对宽带无线网的了解，解释了宽带无线网的概念，论证了宽带无线网为什么会战胜VHF，成为海上通信的主要方式，并从各个方面阐述了宽带无线网在海上通信中的具体应用。

关键词：宽带无线网；VHF；海上通信；海上搜救系统；海洋地震探测；海上覆盖规划 文献标识码：A

中图分类号：TP393 文章编号：1009-2374（2016）23-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.020

近些年来，世界各国经济都在迅速发展，经济全球化趋势逐渐增强，轮船、航空等成了人们出行的重要交通工具，相关企业也更加重视轮船航空等的出行安全，希望能够对船舶航行情况实时监控，这样才能在出现意外时及时采取有效处理措施，保证乘客人身安全。由此，交互性强、可视性好的通信系统就成了各航运企业的必需通信手段。

近些年来，航运事业正处在一个顺风顺水的发展阶段，为了保证海上通信技术的飞速发展，各航运企业引入了大量新的陆上通信手段和技术，促进了水陆通信的完美融合，例如INMASAT-F系统及Fleet-Broadband海事宽带网的研发，之前海上通信所使用的是海事卫星，它不仅体型轻巧、便于携带，而且安全性能十分高，完全不用担心传输的信息会被窃取，覆盖范围甚至可达整个地球，是一种高质量高效率的通信系统，INMASAT-F系统在其基础上又将宽带数据网络通信能力进一步扩大，新增了如话音通信等许多功能，使得船上信息传输效率获得极大的提高，保证了航运企业岸船之间信息的安全快速交换，促进了海上移动办公自动化系统的实现。

1 宽带无线的特点

1.1 宽带无线的技术标准

WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）即全球微波互联接入。它的核心内容是IEEE 802.16系列宽频无线标准。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。WiMAX还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。这个系列标准未来会朝着两个方面发展：一是固定宽带无线技术；二是移动宽带无线技术。

1.2 WiMAX技术特点

WiMAX技术虽然投入运行的时间不长，但是较之传统无线通信技术具有十分多的优势，面向互联网的连接速度十分快且效率高，虽然是后起之秀，但在通信领域绝不会逊色。

1.2.1 传输距离远，接入速度高。WiMAX采用OFDM技术，对于多种同时进行的干扰都有十分有效的对抗能力；同时它采用的编码调制技术都是结合自身特点进行自适应调节的，且覆盖范围十分广泛，传输速率也十分快；它还可以结合实际情况，随着信道动态的变化自主调整发射功率大小，使得WiMAX的覆盖范围更加广泛的同时，还能使得其接入速率更高。

1.2.2 系统容量大。因为宽带接入的时候是不需要线的，因此接入方式不受其他外界因素影响，十分灵活，而且能够容纳大量的信息系统。WiMAX供应商在向客户提供服务时，完全不必考虑线的长短、传输质量和效果等一系列问题，只需要将WiMAX基站架设在航运企业指定的地方。WiMAX不仅对于城区、郊区以及海域等任何地形条件有着极强的适应能力，可以使用固定的不需要线路的终端，也可以使用便于携带的或者可以移动的终端，而且一个WiMAX基站可以同时为多个客户服务，每个客户的独立宽带请求都能够予以实现。

1.2.3 提供广泛的多媒体通信服务。WIMAX的扩展性和安全性十分强，可以在极大程度上满足大部分的多媒体通信服务，例如语音或者数据的传输等。

1.2.4 提供安全保证。WiMAX系统可以在最大程度上保证客户的使用安全。WiMAX空中接口上特意设置了私密子层，阻碍了非法用户不正当接入，保证合法用户的使用安全，而且合法用户还可以进行加密，保证自己的隐私不被侵犯，保证了使用过程的安全。

1.2.5 互操作性好。WiMAX Certified设备从各个设备制造商处都能够买到，运营商在网络建设时完全不用考虑是否可以兼容。

2 必要性和可行性

目前，世界上有很多国家都为船舶建立了AIS系统，以保证船舶在航行过程中的安全以及对出海的船舶进行有效管理，AIS系统主要采用的是VHF通信方式，总部获得的传播航行信息都是通过AIS船载自动识别系统获得的，但是VHF自身具有一定的不足之处，导致船舶航行的情况更新有延迟，有时候数据传输还会出现错误。

目前很多航运企业都在强制实施使用电子海图的公约，只有海上通信能够处理足够大足够多的信息，传输信息的速度足够快，传输的过程不会出现较大的误差，足够安全可靠质量足够高，才能在海上实现移动办公自动化，也才能保障海上航行安全及财产和人命安全。

VHF虽然已经在海上应用了几十年，为海上近距离通信做出了巨大贡献，但是其不足之处也是不能忽略的：（1）传输速度过于慢，DSC只有1200bit/s，AIS也只有9600bit/s，要想实现数据高速传输，仍然有很长一段的路要走；（2）所采用的模拟通信方式无法快速有效处理信号，而且有一点干扰就会出现错误，通信质量得不到保障；（3）通信带宽度不够，无法负担大容量的信息输出，如果有大量的信息需要传输时，可能会导致信号之间互相串线，有时候还会出现信道中断、信号不通的情况，只能进行一些电话等最基本的业务功能，高速数据传输功能无法实现；（4）通信安全得不到保障，信息很容易被不合法的用户窃取。

VHF具有诸多缺陷，越来越不能适应飞速发展的现代通信业务的需求，也无法胜任日益发展的海上通信。

3 宽带无线在海上通信实现中的应用

3.1 基于宽带无线网的海上搜救系统

海上险情事故是无法预料的，随时随地都可能会发生，一旦发生事故，如果不能采取及时有效的救助，轻则造成巨大的经济损失，重则影响船上人员的生命安全。尤其是近些年来，船舶逐渐向大型化方向发展，每艘船的载客数量或者载货物的重量逐渐增多，截至目前最普通的客运船也会载上千的乘客，有些油轮载货甚至已经超过30万吨，具有极大的安全风险。因此，要想保证海上搜救行动顺利进行，有效实现搜救现场和搜救中心的险情信息的可视化交流和统一指挥，当发生事故时使更多的人能够获救，就必须要通过宽带无线网的使用。宽带无线网不仅支持使用者随时可以与指挥中心进行语音沟通，能够传输视频或者图像，还可以使用多媒体功能，通信速度十分快。宽带无线通信网络具有很多层次，可以支持到多个方面同时进行的信息传递，保证了海上营救的及时性和有效性，为搜救指挥中心制定营救方案提供了信息资源。

3.2 基于宽带无线网的海洋地震探测工作

众所周知，海上的环境气候和大陆上的环境气候有很大不同，而且海底的地形条件复杂多变，且人类对此知之甚少，可能探测的船每行驶一段距离海底的地形条件就会改变，这些因素都在很大程度上影响了探测结果，只有通过陆地上的总指挥部的实时监测与指挥，才能够实现海洋地震探测工作的顺利进行，因此双方之间必须要保证正常高效的通信。只有建立一个通信效率高、通信质量好的通信系统，才能够保证船岸之间信息的及时传输，什么样的通信系统才能满足以上要求呢？这三点必须符合：（1）探测人员在海上进行探索工作时，运营商的信号是不能传过来的，而且无线网络也不能出现有别的用户接入的现象，卫星通信是船岸之间传输信息的唯一途径；（2）探测人员在海上进行探测工作时，由于海水的作用船会一直处于颠簸状态，而且还有可能会遇到海浪等外界因素，所以必须要具有可移动的功能，卫星的固定业务就起不到作用了；（3）夏天的时候沿海地区时常会受到降雨、台风这些天气因素的干扰，因此通信系统必须具有防水防潮功能，否则会严重影响通信质量。宽带无线网的高质量的通信效果和安全可靠的传输方式极大程度上保证了海上地震探测工作的效率和准确性，从而更好、更有效地应对突发事件。

3.3 基于宽带无线网的海上覆盖规划

近些年来，随着经济的发展，科学技术也飞速进步，海上的通信方式也有了很大的提高，传统的通信方式极大程度上阻碍了船岸之间及时的信息交流和传输，已经不能满足当今日益发展的通信需要。自20世纪六七十年代开始，西方国家就已经着手这方面的探索和研究，致力于开发出一款可以支持多种功能同时进行的新型无线通信网络，改善海上通信质量和效率。对于海面覆盖的深度和广度，不同的系统结果都是不一样的，但是说到底，还是取决于系统的基站设置得有多高，通信系统的功率是否足够大等因素。随着信息化技术的进步和发展，人们越来越重视海上覆盖面积的广度和深度，宽带无线通信系统由此应运而生，要想保证其通信质量的提高，必须要对宽带无线系统进行科学合理的规划，最大程度上保证海上用户的通信服务质量。

总而言之，要想保证海上通信与陆上通信能够实现实时通讯，就必须实现海上移动办公自动化。无线接入实现宽带化一直是众多技术人员努力研究的方向，直到WiMAX的出现，论证这个技术实现的可能性，而且还为其研究过程作了十分有价值的参考和借鉴，WiMAX不仅支持数据、语音等信息的传输，而且传输速度和传输质量都能够得到保障，宽带分配方式按照用户需求进行，参数调整可以结合实际情况自行调整，促进了海上移动办公自动化的实现。因此海上通信方式摒弃VHF，采用WiMAX是必然现象，十分具有操作可行性。所以要想更好地保证在海上使用宽带无线网的效果，相关方面的研究人员必须要不断进行探索实践，为我国的海上移动办公现代化献计献策。

参考文献

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[2] 郑启宁，闫鹏.宽带无线通信系统对海覆盖的规划建议[J].无线通信技术，2011，20（1）.

[3] 裴昌幸.宽带无线通信技术的现状与发展[J].电子世界，2004，（11）.

（责任编辑：蒋建华）