唐瀟驍

摘 要：VHF（甚高頻）通信是海事執(zhí)法、處理海事和組織施救的重要手段。統(tǒng)計資料表明，歷年來所處理長江水域內(nèi)發(fā)生的各種遇險通信中，大多數(shù)是通過VHF通信協(xié)調(diào)完成的。傳統(tǒng)的VHF分段管理會導(dǎo)致管理區(qū)域的重疊，從而可能產(chǎn)生安全航運監(jiān)管機制的混亂；同時，由于各躉船設(shè)置位置相對于VHF系統(tǒng)的不合理性所產(chǎn)生的無線電盲區(qū)也會帶來船舶航運安全隱患。

本人作為項目組成員，全程參與項目設(shè)計和實現(xiàn)過程，承擔(dān)系統(tǒng)的前期調(diào)研工作、VHF調(diào)度指揮的相關(guān)流程梳理，尤其是對水上安全執(zhí)法流程方面進行重點調(diào)研，形成正式的工作流程，承擔(dān)需求分析工作并參與后期系統(tǒng)測試與實施。目前，“海事VHF集中控制調(diào)度指揮系統(tǒng)”已完成測試并成功應(yīng)用于重慶海事局的海事管理通信及搜救指揮通信。

關(guān)鍵詞：VHF通信；集中控制；電子巡航；調(diào)度指揮

一、課題意義

隨著內(nèi)河航運建設(shè)步伐加快，長江黃金水道建設(shè)持續(xù)推進，長江干線的船舶交通流量也在不斷增加，長江水上安全監(jiān)管壓力持續(xù)加大，對海事部門安全監(jiān)管和應(yīng)急處置能力提出了更高的要求。長江海事局將面臨保障長江航運安全發(fā)展、保障干線水域交通安全通暢的新形勢，同時也面臨增強海事服務(wù)能力、海事監(jiān)管能力、應(yīng)急救助能力和通信保障能力的新要求。保障VHF通信網(wǎng)絡(luò)的安全、可靠、穩(wěn)定地運行，是提高長江海事系統(tǒng)水上安全監(jiān)管和應(yīng)急處置能力的需要。

因此，VHF調(diào)度系統(tǒng)升級優(yōu)化的研究，有助于提高長江船岸通信網(wǎng)運行的可靠性，實現(xiàn)各調(diào)度臺系統(tǒng)之間的相互備份，降低障礙歷時，對于利用信息化網(wǎng)絡(luò)化智能化的手段實現(xiàn)長江船岸通信網(wǎng)的集中控制和管理，從而增強海事服務(wù)能力、海事監(jiān)管能力、應(yīng)急救助能力和通信保障能力，都是非常必要的。

二、現(xiàn)狀分析

目前的VHF通信系統(tǒng)大多是由一個遠程控制中心和多個基站組成。遠程中心主要是由中央控制機柜（CCU）和多個控制臺組成，每個基站配備多個VHF收發(fā)信機。為了最大化VHF收發(fā)信機的收發(fā)能力，VHF收發(fā)信機通常被安裝在高山或樓頂上。操作端通過微波鏈路[9]或?qū)＞€與遠程基站相連，可實現(xiàn)遠程收發(fā)信機的控制，并且能夠把收發(fā)信機接收到的信號傳送回操作中心，使得操作端的人員可以通過收發(fā)信機與船舶上電臺進行通信。

由于這樣的VHF通信系統(tǒng)需要專線對模擬話音信號進行傳輸，其建設(shè)成本較高并且效率相對較低。另外線路不能傳輸數(shù)字信號、視頻圖像等信息，傳輸信息單一。更值得注意的一點，微波中繼線路非常容易受到外部環(huán)境的干擾，其通信質(zhì)量難以得到保證，也就極大限制了VHF通信系統(tǒng)的覆蓋范圍。此外，中央電子控制柜等設(shè)備采購成本較高，維修復(fù)雜，不利于維護。

三、 目標及研發(fā)內(nèi)容

3.1 研發(fā)目標

通過對VHF調(diào)度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理進行研究，對VHF調(diào)度系統(tǒng)改造后實現(xiàn)以下目標：

（1）對調(diào)度臺進行網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計，并采用IP方式實現(xiàn)調(diào)度臺與PC主機的連接，實現(xiàn)調(diào)度臺靈活配置（實現(xiàn)本地和遠端多個調(diào)度臺對VHF基站的控制）

（2）監(jiān)控調(diào)度臺和基站設(shè)備運行狀況，通過遠程配置、修改調(diào)度臺及基站設(shè)備的參數(shù)。

（3）多個調(diào)度臺之間的互為備份、連接和控制，實現(xiàn)點對多點的控制及互為備份。

（4） 對所有VHF基站的控制和有線轉(zhuǎn)接。

3.2 研發(fā)內(nèi)容

（1）干線VHF系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)將采用3級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，把整個系統(tǒng)分為長江VHF通信總中心、長江VHF控制分中心、VHF遠程操作終端、VHF基站，即在漢口設(shè)立長江VHF通信管理中心，在各二級通信管理局設(shè)立長江VHF控制分中心，在各通信處設(shè)立長江VHF安全通信終端，并在沿江設(shè)立VHF基站。

（2） 傳輸網(wǎng)絡(luò)

① 各控制中心與下屬VHF基站之間傳輸采用E1線路。

② 各控制分中心至長江VHF管理控制總中心之間采用IP傳輸線路。

③ 各控制分中心至下屬遠程操作終端之間使用IP傳輸線路。

以上傳輸網(wǎng)絡(luò)的組成，依靠現(xiàn)有長江干線光纖傳輸和長江航運數(shù)據(jù)網(wǎng)實現(xiàn)。

（3） 對VHF收發(fā)信機的控制

通過在各VHF基站設(shè)置電臺控制單元，實現(xiàn)對收發(fā)信機的操作和控制。目前VHF收發(fā)信機，通常都是操控型的，提供3類常用接口，即：

① 4線音頻接口：600歐姆，4線平衡音頻接口。

② 控制信令接口：提供PTT、靜噪控制信令和一些開關(guān)量控制。

③ 數(shù)據(jù)接口：RS-232C接口，提供參數(shù)設(shè)置及狀態(tài)監(jiān)控功能，各廠家控制指令完全不同。

因此，通過基站電臺控制單元將來自調(diào)度臺的統(tǒng)一格式的指令轉(zhuǎn)換成針對各不同廠家的電臺專有控制指令，以此實現(xiàn)對各不同廠家產(chǎn)品的控制。

（4） 對VHF信道機MTR2000的控制

① MTR2000電臺的背部面板WIRELINE接口提供4線音頻接口，SYSTEM接口提供PTT靜噪等控制接口，再根據(jù)MTR2000系統(tǒng)接口連接電臺和電臺控制單元，即可實現(xiàn)音頻輸入和輸出，以及PTT靜噪信令控制。

② MTR2000在前部面板提供RSS接口，通過RS-232C可連接PC串口，通過廠家提供的軟件，可實現(xiàn)電臺參數(shù)配置和狀態(tài)監(jiān)控。

③ 連接調(diào)度臺：調(diào)度系統(tǒng)在基站配置電臺控制器，提供4線音頻接口和PTT信號輸出，連接到MTR2000的系統(tǒng)接口的相關(guān)針腳，實現(xiàn)音頻連接和PTT控制；

電臺控制器提供RS-232接口[14]，可連接MTR2000的RS-232接口，實現(xiàn)對MTR2000遠程狀態(tài)監(jiān)控和參數(shù)配置。

（5） 軟件系統(tǒng)

① 無線調(diào)度：通過無線調(diào)度座席終端，系統(tǒng)操作員可控制轄區(qū)任意無線基站的收發(fā)信機與船舶進行CH6頻道和日常水上VHF通信，可對無線通話信道進行監(jiān)聽、選擇性呼叫、廣播呼叫等通話操作。

② 錄音：通過系統(tǒng)擴展的數(shù)字錄播設(shè)備，系統(tǒng)可自動記錄和管理每一個無線通話信道的話音?？蓪Υ鎯Φ脑捯暨M行查詢、備份、刪除等管理操作。

③ 定時自動區(qū)播 ：通過調(diào)度座席終端，系統(tǒng)操作員可自動定時或人工向其覆蓋的航道水域播發(fā)氣象、水位、險情等有關(guān)航行安全的話音信息。

④ 系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)測：通過管理維護終端，系統(tǒng)維護人員可對無線通信系統(tǒng)內(nèi)所有收發(fā)信機、調(diào)度交換系統(tǒng)、傳輸鏈路的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和管理。

四、系統(tǒng)基于軟交換技術(shù)設(shè)計開發(fā)

目前用于國內(nèi)的海事無線調(diào)度系統(tǒng)主要采用了基于時隙交換的數(shù)字交換技術(shù)，該技術(shù)屬于上一代數(shù)字通信技術(shù)——電路交換。

VHF集中控制調(diào)度系統(tǒng)主要采用了基于IP網(wǎng)絡(luò)包交換的軟交換技術(shù)，該技術(shù)屬于下一代通信技術(shù)——數(shù)據(jù)包交換。

采用電路交換模式的調(diào)度設(shè)備根據(jù)執(zhí)行功能的不同，一般可分為以下4個功能平面：

（1）呼叫控制平面：由主CPU和呼叫處理軟件組成，提供呼叫處理與控制功能。

（2）媒體（數(shù)字話音）交換平面：由64kbit/s的電路交換矩陣組成，提供媒體的承載連接功能。

（3）業(yè)務(wù)提供平面：業(yè)務(wù)提供嵌入到調(diào)度交換機的軟件和硬件中，提供基本調(diào)度業(yè)務(wù)和補充調(diào)度業(yè)務(wù)。

（4）接入網(wǎng)關(guān)平面：由用戶CPU和用戶電路組成用戶接入網(wǎng)關(guān)，可提供POTS、2B+D和V5等用戶接口，用以接續(xù)用戶終端設(shè)備；由中繼CPU和中繼電路組成中繼網(wǎng)關(guān)，提供E1或30B+D等中繼接口，用以接續(xù)外部網(wǎng)絡(luò)；由信令CPU和信令電路組成的信令網(wǎng)關(guān)，為信令鏈路與信令網(wǎng)提供接續(xù)。主CPU與用戶、中繼、信令等從CPU之間的通信協(xié)議，采用由制造商自己制定的非開放的內(nèi)部協(xié)議。

調(diào)度交換機的這4個功能平面，不僅在物理上合為一體，而且支持這4個功能平面的軟、硬件互相牽制，不可分割。傳統(tǒng)的調(diào)度交換機的業(yè)務(wù)提供在設(shè)計調(diào)度交換機方案時就定下來了。一旦產(chǎn)品定型，若想修改或增加某種業(yè)務(wù)，需要更改軟件或軟、硬件，提供新業(yè)務(wù)十分困難。

軟交換技術(shù)建立在IP網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，將控制、交換、業(yè)務(wù)和接入這4個功能平面完全地分離，并利用了眾多且有開放接口的網(wǎng)絡(luò)部件去構(gòu)造這4個功能平面。因此，軟交換系統(tǒng)是具有開放接口協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)部件的集合。這些網(wǎng)絡(luò)部件可分布在IP網(wǎng)絡(luò)中，利用標準接口協(xié)議互通互連，構(gòu)成一個開放標準、分布式的體系結(jié)構(gòu)。

軟交換具有高效靈活、自由開放的特點，支持用戶數(shù)量多、能提供強大的業(yè)務(wù)功能支撐。

軟交換調(diào)度系統(tǒng)解決方案首先是調(diào)度系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)解決方案，不同于傳統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)是著眼于節(jié)點的解決方案。

軟交換調(diào)度系統(tǒng)解決方案還是一個軟件解決方案。核心在于軟交換機中的控制邏輯和網(wǎng)元之間的接口協(xié)議，傳送層功能由相應(yīng)的底層網(wǎng)絡(luò)自行解決，不在軟交換考慮的范圍。

基于上述特點，VHF集中控制調(diào)度系統(tǒng)不僅容量大，而且布署相當(dāng)靈活，運行穩(wěn)定可靠。由于業(yè)務(wù)定制基于軟件方案，所以對于修改調(diào)度系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能和流程也具有傳統(tǒng)電路交換技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢。

總結(jié)

本文對系統(tǒng)的需求、結(jié)構(gòu)分析、方案設(shè)計、局部設(shè)計、實現(xiàn)及測試等方面進行了陳述。系統(tǒng)研發(fā)如期完成。

參考文獻

[1]魏云雨，船舶信號與VHF通信[D]，大連海事大學(xué)出版社，2008 年 8 月版.

[2]中華人民共和國交通行業(yè)標準JT/T 624-2005海（江）岸電臺中頻/甚高頻數(shù)字選擇呼叫（MF/VHF DSC）系統(tǒng)維護和修理技術(shù)要求.