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船舶通信技术发展综述

摘要:阐述海上无线电通信的重要作用,回顾船舶通信技术发展过程。分析现代船舶对通信的要求以及公约强制要求相对落后的问题。展望GMDSS现代化进程及未来的船舶通信系统发展,提出IMO关于GMDSS改革的主要思路及航运企业履约需要考虑的问题,供业界参考。


图片来源网络仅供示意

关键词:船舶通信;全球海上遇险与安全系统;现代通信技术;履约

 一、引言

无线电通信在船舶上得到应用始于100多年以前。当时,海上无线电通信的主要目的是进行商业信息传输,后来人们在航海实践中逐渐认识到无线电通信对于保证海上人命、财产安全的重要作用,并制定了包括遇险报警信号在内的一系列措施,以确保船舶在紧急情况下的通信顺利进行。1912年的“泰坦尼克”( Titanic ) 号事件使人们清晰地认识到,海上无线电通信的首要目的应该是保障海上人命、财产的安全。为此,1915年各海运国家首次制定了《国际海上人命安全公约》,对船舶无线电通信提出以500 kHz为遇险和呼叫频率,每条船舶应有固定的“船舶呼号”和配备由蓄电池供电的应急无线电收发信机等项强制性要求,并建立了报务员

的值班制度。后来,随着无线电通信技术的发展以及人们对通信在保证海上人命、财产安全方面所起作用的认识提高,船舶无线电通信系统被赋予了新的要求。这些要求具体体现在《1948年海上人命安全公约》《1974年国际海上人命安全公约》( 简称SOLAS公约 ) 及其修正案中。目前正在使用的船舶无线电系统,就是以《1974年国际海上人命安全公约》1988年修正案 ( GMDSS ) 为依据配备的。

 二、船舶通信技术发展回顾

自1899年11月美国“圣保罗”号实现人类历史上第一次船舶无线电通信以来至上世纪90年代,船舶无线电通信技术发展比较缓慢——主要以人工摩尔斯电报为主。在上世纪70年代,电传、电话、传真等通信方式逐渐应用到船舶通信中。这一时期的船舶通信有两个主要特点:一是以地面通信为主,遇险与安全通信和常规通信在通信设备、通信方式等方面完全一致。此外,不管是遇险与安全通信还是常规通信,都要用摩尔斯电报或电话人工操作,即使使用了当时先进的电传通信方式也不例外。为了突出遇险通信的重要性,相关公约规定了专门的遇险频率和遇险通信的特殊标志以及船舶报务员的值班时间,以确保遇险报警及通信的可靠发送,防止漏听遇险报警情况的发生。二是在经验航海的模式下,船岸需要交流的信息比较少——主要是船位报、船舶请示电报、公司指示及其回复等,如无特殊情况,每天或几天才有一份几十字的电报往来,很少有船员与陆地进行私人信息交流。我国各海岸电台直到上世纪80年代中期才开放船员的私人电报业务,但是使用得并不广泛。

上世纪七八十年代,在地面通信系统中,窄带直接印字电报 ( NBDP ) 和无线电话 ( RT ) 技术在船舶通信中得到应用,卫星通信技术也偶有用之。为此,1973年政府间海事协商组织 ( IMCO ) 第八届大会作出了《关于发展海上遇险及安全系统的建议》的第A.283号决议案,正式开始了新的海上通信系统研究。经过专家的努力,全球海上遇险与安全系统 ( GMDSS ) 于1992年开始实施,当时的先进通信技术被广泛地应用到船舶通信当中。在地面通信系统中,主要应用的通信方式是数字选择性呼叫 ( DSC )、窄带直接印字电报 ( NBDP ) 和单边带无线电话 ( SSB )。这些通信方式除了DSC外,其他都既应用于遇险与安全通信,又应用于常规通信。DSC业务“生不逢时”,受到卫星通信的影响,最后只应用在遇险与安全通信服务中。在卫星通信系统中,可以提供无线电传 ( Telex ) 、电话 ( Telephone )、传真 ( FAX ) 以及数据 ( DATA ) 传输等通信方式,但是国际海事组织 ( IMO ) 只认可了Inmarsat中的Inmarsat-C系统提供的电传形式遇险与安全通信服务。Inmarsat-C系统属于窄带卫星通信系统,通信速率只有0.6 kbps,常规通信也主要提供电传通信业务。Inmarsat中的其他通信系统,如Inmarsat-A、B、M、F、FB等系统,尽管也能提供遇险与安全通信服务、电话和数据通信方式等,但不被GMDSS认可。

无论是地面通信系统还是卫星通信系统,目前GMDSS认可的通信业务都是以电传通信为主,另外还有地面系统的单边带无线电话 ( SSB ) 业务。这些业务都属于窄带通信业务。

 三、现代船舶对通信的要求

船舶现代化程度及其管理水平的提高,对于船舶通信提出更高的要求。目前,船岸之间交流的信息不仅仅限于船舶报告及一些请示、汇报的电文,还包括影像、图片、语音及各种船舶参数的海量的数据信息。本世纪初,VDR ( 航行数据记录仪 ) 和AIS ( 自动识别系统 ) 被强制要求安装到船舶上,并将船舶的各种参数和信息数字化,奠定了由经验航海过渡到数字航海的基础,使船舶各种参数传输成为可能。

船舶现代化管理是建立在大量数据传输基础之上的。目前的“云登轮”管理系统,就是以信息化、数字化等技术应用为基础,充分应用船载VDR、CATV ( 闭路电视 )、VSAT ( 甚小口径卫星终端站 ) 及钉钉、微信等方式,由岸基管理人员通过视频连线、视频及图片等电子资料的发送,以远程非接触的形式,对船舶安全管理的关键环节或部位进行核查,对船舶的安全管理情况、运行情况、船员工作状态等进行较为全面的远程抽查,从而强化船舶安全管理。

船员对于船舶通信也提出新的要求,即以船舶的手机通信替代邮件通信,而且在使用上与陆地没有太大区别,如上网、QQ、微信等。这就要求船东在船舶建立船员信息平台——一个小的“微站”,由船东负责发送服务船员的信息,如国内外新闻、公司有关情况等。船员使用的手机不需连接到陆地,即不必花费个人的通信费用,就可得到陆地的重要信息。

目前,无人船成了一个热门话题。但无人船是建立在海量数据传输的基础上的,要求船舶新一代的通信系统数据传输速度更快、带宽更宽、通信质量更高。

以上这些,都要求未来的船舶通信系统带宽更宽、速度更快,而且通信价格更低廉。

为了满足船舶管理与船员日常通信的需求,大量的现代通信技术在船上得到广泛应用。目前,船舶应用的通信技术主要有VSAT系统、Inmarsat的FBB系统以及铱星系统。这些系统在船舶上的应用,使船舶通信向着宽带化方向发展,基本满足了船舶管理与船员的需求。

反观GMDSS,从1992年开始实施,迄今快30年了。它刚实施时采用的通信方式早已被淘汰或边缘化,但其通信设备仍为GMDSS强制要求配备。结果,这些设备除了在船舶遇到紧急情况时被用于遇险与安全通信之外,平常基本处于闲置状态,其设置多是为了应对各种检查。

以上原因导致目前船舶通信出现了一种非常尴尬的局面,即GMDSS强制要求的设备和通信手段在常规通信中是不用的,而常规通信中所用的通信设备和方式,又不是GMDSS所强制要求的。为了满足公约和实际通信的需求,船东不得不购置两套设备,即公约强制要求的设备和船舶常规通信所需要的设备。GMDSS强制要求的设备几乎处于闲置状态,既造成了浪费,也加重了船员的负担,因为船员既要掌握淘汰、落后的通信方式,还要掌握先进的通信方式。针对这些问题,IMO决心对GMDSS进行改革。

 四、GMDSS现代化进程及船舶通信发展趋势

早在2009年IMO第86次海安会上就核准了对“GMDSS要素和程序”进行全面审议,到2016年NCSR ( 导航、通信与搜救分委会 ) 第3次会议最终认可了GMDSS通信工作组提交的工作报告,批准了详细审议的成果。GMDSS审议工作结束,GMDSS现代化的工作进入下一个阶段——对SOLAS公约第Ⅳ章进行修订。

目前,对SOLAS公约的修订工作已经接近尾声。修订完成之后,在现代化的GMDSS ( M-GMDSS ) 中,船舶通信由四个部分组成,即卫星通信系统、地面通信系统、海上安全信息播发系统和定位系统。

在未来的船舶通信系统中,宽带卫星业务将成为M-GMDSS的主流业务。IMO已经在M-GMDSS中引入新的卫星通信系统,美国的铱星系统加入GMDSS中确定无疑。中国的北斗系统尽管是一个导航系统,但是由于其具有短报文通信功能,也有希望加入到其中,以避免在M-GMDSS中出现Inmarsat一家独大的现象。尽管如此,目前GMDSS所认可的卫星通信系统也只有Inmarsat和铱星系统。由于这两个卫星通信系统提供的带宽不够,通信价格也比较高,所以还不能完全满足船舶通信的要求,而且GMDSS也不可能对于所有的卫星通信系统进行认证。所以在今后一段时间内,VAST系统虽然不能加入到GMDSS中,但是由于其具有带宽比较宽和价格比较低廉的特点,仍然会受到船东的青睐。这将导致在即将实施的GMDSS中,公约要求的设备和船东选用的卫星通信设备会同时并存,而那时GMDSS要求的卫星通信设备将不再只是一个摆设。

地面通信系统中,尽管除了VHF设备外,MF/HF设备很少能够在常规通信中得到应用,但M-GMDSS还将被保留——主要用于遇险与安全通信中,只是某些功能要求将被弱化。

关于海上安全信息接收系统,M-GMDSS还是由EGC ( 增强群呼接收设备 ) 和NAVTEX ( 航行警告接收机 ) 组成,但是利用其他渠道或手段获取的海上安全信息,能否得到M-GMDSS的认可尚处在讨论中。IMO似乎认可利用其他渠道或手段获取的海上安全信息,这从NCSR6到NCSR7对于SOLAS公约第Ⅳ/7.1.4条的描述中可以看出。在2019年NCSR第6次会议上,把第Ⅳ/7.1.4条表述为:“接收MSI和SAR相关信息的接收机,并分两种情况:在国际NAVTEX服务范围内由NAVTEX接收;若超过范围,由认可移动卫星业务EGC和/或HF直接印字电报MSI接收机接收。”但是,在2020年NCSR第7次会议上则对SOLAS公约第Ⅳ/7.1.4条提出修改要求:在有关接收MSI ( 海上安全信息 ) 和搜救信息 ( SAR ) 的设备中,不再明确具体设备。这说明只要能够正确接收海上安全信息即可。

EPIRB ( 应急无线电示位标 ) 和SART ( 搜救雷达应答器 ) 尽管根据相关系统的发展在性能指标上作了一些修改,但其设备功能与原理变化不大。

 五、IMO改革思路及航企需要考虑的问题

 1.IMO关于GMDSS改革的主要思路

IMO通过对GMDSS进行全面审议和现代化来实现对于GMDSS的改革。改革的主要思路是,通过修改SOLAS第Ⅳ章的内容,把新的通信系统引入GMDSS,淘汰目前落后的通信方式和业务。

 2.履约需考虑的问题

对于我国来讲,GMDSS是一个被动实施的系统:GMDSS设备几乎100%来自国外,技术、设备的维修和维护受制于人。除此之外,对于纳入GMDSS的设备,航运公司除了正常支付设备的购置和维护以及通信费用之外,还要考虑以下几个问题:

 ( 1 ) 必须保证该设备一直处于良好的工作状态。为此,设备必须由第三方定期进行测试、检验;船员必须对设备进行日常维护,且有详细的记录。

 ( 2 ) 船员必须熟练掌握该设备的操作使用。为此,必须经过强制培训和主管机关组织的考试和评估,获得相关证书,以证明已经熟练掌握该设备的操作使用。

 ( 3 ) 强制配备的设备由于故障或船员操作等原因,可能造成船舶滞留。

 六、结语

对GMDSS强制要求配备的设备,船公司除了承担通信设备购置费和通信费用外,还要承担由于上述原因而产生的额外费用。因此,在对GMDSS进行审议与现代化的过程中,航运企业应当清楚地认识到,在GMDSS中不宜引入过多新的通信系统,而是应在GMDSS功能得到充分保障的情况下,由企业自己选择公共通信系统。

作者简介:

柳邦声,中国远洋海运大学,教授。

  本文刊发于《世界海运》2020年第10期,转发须注明作者和原文出处。

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