丁思絲 馮鐵男 姜成華

·綜述·

我國漁民海上急救通信方式研究進展

丁思絲1馮鐵男2姜成華1

21世紀是海洋世紀[1]。隨著全球化和陸地資源日益緊張，海洋成為國家新的資源和經濟競爭地，在國家戰(zhàn)略中具有關鍵地位。醫(yī)療急救是海洋戰(zhàn)略的重要組成部分，是保障海上作業(yè)人員生命財產安全的重要前提。我國現(xiàn)有的海洋急救醫(yī)療能力仍不足以滿足目前的醫(yī)療需求。以漁民為例，1999至2008年10年間，我國漁民死亡、傷殘、受傷總數(shù)達39 807人次，總出險率為1.36%，平均每年死亡473人，傷殘1 482人，受傷2 026人[2]。由于漁民作業(yè)環(huán)境遠離陸地、傷害發(fā)生率高，因此快速、有效的海上通信是挽救生命、減少傷殘的第一步，也是海洋漁業(yè)安全生產的基本保障。

2005年以來，農業(yè)部積極構建全國海洋漁業(yè)安全通信網(wǎng)[3]，包括海洋漁業(yè)短波安全通信網(wǎng)、超短波(近海)漁業(yè)安全救助通信網(wǎng)、漁業(yè)船舶船位監(jiān)測網(wǎng)和海洋漁業(yè)公眾移動通信網(wǎng)。漁業(yè)通信已從過去的短波莫爾斯電報、調幅無線電話[4]發(fā)展到現(xiàn)在的短波單邊帶電臺、超短波漁用對講機、手機、衛(wèi)星電話等通訊方式。尤其是近年來，北斗短報文在漁業(yè)救助體系中的應用與發(fā)展[5]，為漁業(yè)從業(yè)人員提供了便捷、低成本的衛(wèi)星通信服務，同時有效保障了信息傳遞的安全性和時效性。筆者對目前漁民常用的海上通信方式進行歸納總結，了解海洋漁業(yè)通信網(wǎng)絡的現(xiàn)狀，為海上急救系統(tǒng)通訊載體的選擇提供依據(jù)。

一、常用海上通信方式

(一)短波單邊帶電臺

短波通信擁有悠久的歷史，是海上遠距離通信的重要手段。國內外使用的短波電臺均為單邊帶電臺。短波通信主要通過電離層反射傳播信息[6]，具有設備簡單、機動靈活、經濟方便、能量分布廣、傳輸距離遠等優(yōu)點。根據(jù)農業(yè)部漁政指揮中心報告[7]，我國有6萬艘漁船裝備短波單邊電臺，全國14個國家級岸臺實行24 h值班制度，各級漁業(yè)行政主管部門設置岸臺750余座。短波岸臺網(wǎng)能夠覆蓋我國所有裝備單邊帶電臺的漁船，承擔天氣預報、航行指南、安全救助及日常通信等服務。由于短波通信依賴的電離層被人為外力破壞的可能性極小[6]，因而其抗毀能力和自主通信能力較其他通訊方式具有更加突出的優(yōu)勢。但電離層介質易受晝夜、季節(jié)、氣溫等因素影響，所以短波通信的穩(wěn)定性較差，噪聲也較大。

(二)超短波漁用對講機

超短波通信，即甚高頻(very high frequency，VHF)通信，主要依賴空間波傳播信息[8]，是存在于船舶間、船舶內部、船岸間之間的通信聯(lián)絡方式。20世紀70年代末，VHF通信技術迅速發(fā)展，在港口生產中得到廣泛應用。國際海事組織在海上人命安全公約(international convention for safety of life at sea，SOLAS)[9]中明確指出，總噸位在300 t以上的船舶必須配備VHF電臺。目前，VHF設備已成為海上船舶普及率最高的通信設備，是近距離船舶安全通信不可替代的通信手段。我國約17萬艘漁船裝備了超短波漁用對講機，可實現(xiàn)30 nmi(1 nmi=1.852 km)范圍內的船舶間相互通信，40～50 nmi(最遠120nmi)的船-岸通信，并具有GPS定位、緊急報警、接收氣象通知等功能[10]。超短波漁用操作簡單、無通信費用，深受漁民歡迎。但由于VHF表面波衰減快、通信距離限制在視線距離內，因此受對流層、地形和地物的影響也很大。

(三)船舶手機

隨著移動通信的發(fā)展，越來越多的漁民使用手機作為海上通信的輔助手段。我國海上搜救部門已開通海上救助專用電話12395，作為移動電話遇險報警的岸基支持，其效果顯著[11]。截止到2012年，全國配備碼分多址(code division multiple access，CDMA)通信終端的小型漁船已達13萬艘[10]。通信公司通過改造沿海CDMA網(wǎng)絡通信基站、增大發(fā)射功率，以擴大海上信號覆蓋范圍。目前移動通信網(wǎng)絡能實現(xiàn)距離基站16 nmi(最遠50 nmi)海域的網(wǎng)絡覆蓋，并在近海提供較低精度的定位[12]。漁民可以在信號覆蓋范圍內正常使用手機通信，并獲取海洋氣象、新聞資訊、漁業(yè)安全生產和救助等方面的信息。

(四)衛(wèi)星通訊

1.衛(wèi)星電話:衛(wèi)星電話利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站傳輸信號，在2個或多個地面站之間進行通信[13]。國內民用衛(wèi)星電話商業(yè)網(wǎng)絡使用較多的是亞星、海事衛(wèi)星、全球星和銥星[14]。不同衛(wèi)星網(wǎng)絡的通信資費、覆蓋范圍有所差異。較其它通訊方式，衛(wèi)星電話通信具有更遠的通信距離，在衛(wèi)星發(fā)射波束覆蓋范圍內均可使用。其中以銥星衛(wèi)星通信網(wǎng)絡最為先進，可涵蓋地球南北兩極，實現(xiàn)全球通信。此外，衛(wèi)星電話定位準確，除無線電測向外，還可啟用全球定位系統(tǒng)(global positioning system，GPS)定位，并通過衛(wèi)星電話網(wǎng)絡傳輸精確的位置信息[15]。盡管優(yōu)勢明顯，但目前我國漁船衛(wèi)星電話的普及率并不高。以性價比較高的海事衛(wèi)星為例，海洋漁業(yè)安全通信網(wǎng)應用量統(tǒng)計數(shù)據(jù)僅為2 000臺[16]，且均以政府及相關部門補助增配為主。衛(wèi)星電話高昂的設備成本和通信資費，削弱了其在價格上的競爭力[17]。

2.北斗短報文:北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國具有自主知識產權、集定位和雙向通信為一體、可完全覆蓋中國海域并提供24 h全天候服務、無通信盲區(qū)的安全、可靠、穩(wěn)定的導航系統(tǒng)[18]。北斗短報文則是該導航系統(tǒng)特有的一個功能。短報文功能僅需1 s即可完成船-船通信[19]，保證了信息傳輸?shù)募磿r性。較其他衛(wèi)星設備(如海事衛(wèi)星)，利用北斗發(fā)送短報文通信只需向運營機構繳納一定的年使用費，即可享受不限次數(shù)的通信服務[20]，價格相對較低，經濟競爭力高。此外，北斗自助定位精度大大優(yōu)于GPS，被稱為“赤道附近的最佳導航系統(tǒng)”。根據(jù)2013年底的統(tǒng)計結果[5]，我國沿海已有約5萬艘漁船安裝了北斗導航終端，在導航通信、救援指揮、漁汛通告、減少外交爭端等方面發(fā)揮了重要作用[21]。預計2020年左右，北斗網(wǎng)絡可以實現(xiàn)全球覆蓋。

二、幾種海上通信方式的優(yōu)劣

本文主要從基本情況、設備功能、通信價格、通信質量4個部分對海上急救常用的幾種通信方式進行比較，并根據(jù)上述4部分涉及的10條內容列表對比，直觀顯示每種通信方式各項指標的優(yōu)劣勢。

(一)基本情況的比較

1.使用量:目前，我國海洋漁業(yè)安全通信網(wǎng)各種通信船用終端設備的應用量統(tǒng)計數(shù)據(jù)：短波電臺6萬臺，VHF電臺17萬臺，CDMA移動通信終端約13萬臺，海事衛(wèi)星終端約0.2萬臺，北斗衛(wèi)星終端約5萬臺。

2.通信距離:超短波漁用對講機、手機主要用于短距離(50 nmi以內[16])的通信；短波電臺、衛(wèi)星電話、北斗短報文則因可覆蓋幾乎所有近海海域，而在中遠距離海洋捕撈中發(fā)揮重要作用。

3.實用性:當意外傷害或海難發(fā)生時，單邊帶電臺和漁用對講機通過專用的遇險與安全通信頻道，分別向岸臺和過路船舶呼救[8-9,22]；手機、衛(wèi)星電話、北斗短報文則通過電話或短信方式聯(lián)系救助機構。由于漁政電臺的通訊頻率與國際通用的海上通訊頻率不同，因此救助單位無法與漁船直接通信[23]，不能及時得知漁船位置變化、傷員病情趨勢等信息。漁用對講機搶占專用頻道現(xiàn)象嚴重[8,24]，往往也是求助通信不能有效進行的重要原因。手機通信受信號、話費、電池、網(wǎng)絡等因素影響，距離救助通訊要求尚有一段距離[23]。相對而言，衛(wèi)星電話和北斗短報文在海上急救通信中可靠性更高。在一項對舟山地區(qū)漁民開展的院前急救現(xiàn)況調查[25]中，57.8%的漁民認為編輯短信沒有直接通話便捷，希望北斗系統(tǒng)能夠進一步完善通話功能，以方便使用。

(二)設備功能

1.導航定位功能:功能多樣是保證急救通信設備有效運行的基礎。除單邊帶電臺外，其他海上通信設備均具備導航定位功能。漁用對講機、衛(wèi)星電話內置GPS模塊[26]，在取消三維定位精度民用碼“選擇可用性(selective availability，SA)”后，其定位精度約15 m[27]。很多新型手機也已具備GPS定位功能，定位誤差5～500 m；由于手機應用定位技術的前提是必須有手機信號進入[11]，因此關機、無信號的狀態(tài)下是無法確定機主概位的。短報文依賴的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的三維定位精度約20 m，但在赤道附近可達3～5 m[19]，且求救信號的發(fā)現(xiàn)、定位、轉發(fā)等都極具實時性，較其他衛(wèi)星搜救系統(tǒng)更能縮短救援時間[28]。

2.遇險報警功能:在漁船發(fā)生重大危急事故，嚴重危及船員生命和船舶安全時，通信系統(tǒng)的遇險報警功能有十分重要的作用。目前船舶安裝的遇險報警系統(tǒng)包絡VHF數(shù)字選擇性呼叫(very high frequencydigital selective calling，VHF DSC)和MF/HF數(shù)字選擇性呼叫(MF/HF digital selective calling，MF/HF DSC)船舶遇險報警系統(tǒng)、Inmarsat-C系統(tǒng)報警、VHF16頻道無線電話報警、2 182 kHz無線電話報警、北斗衛(wèi)星船舶報警系統(tǒng)、低極軌道搜救衛(wèi)星應急無線電示位標以及船舶安保報警系統(tǒng)[29]。手機則需要撥打“12395”與海上搜救協(xié)調分中心報警系統(tǒng)取得聯(lián)系。

3.雙向通信功能:除北斗短報文外，其它設備均具有雙向通話的功能。文本通訊方面，單邊帶電臺和漁用對講機本身不具備這樣功能，但與其它終端相接時可以完成發(fā)送文本的任務。

(三)通信價格

價格是考量通信方式的重要指標，主要包括設備成本和通信資費。

1.單邊帶電臺:市面上的船用單邊帶電臺價格通常在5 000～9 000元之間，主要用于船-岸的協(xié)調通信[30]。如發(fā)生意外傷害，漁船與岸臺的聯(lián)系是免費的；但通過岸臺轉接電話(如通知傷員家屬等)，需支付3～4元/min不等。漁用對講機主要用于船舶間協(xié)調通信以及出入港口時的船岸通信。

2.漁用對講機:新型超短波漁用對講機價格1 000～1 500元不等，但多地政府都提供政策性補貼，漁民只需支付幾百元錢即可購買，且漁用對講機在使用過程中不存在通信費用，所以深受漁民歡迎。

3.衛(wèi)星電話:根據(jù)不同網(wǎng)絡及功能，衛(wèi)星電話的裸機價格3 000～20 000元，主要用于船-船、船-岸的通信業(yè)務。其通信費用浮動較大，非高峰時段的資費約是高峰時段的一半。主叫固定電話或手機的通信資費一般在0.8～2美元/min；但由固定電話或手機撥打衛(wèi)星電話則十分昂貴，其中撥給Inmarsat和銥星的價格最高為3～14美元/min；不同網(wǎng)絡之間的衛(wèi)星電話通話資費最高可達15美元/min。

4.北斗短報文:對比衛(wèi)星電話，北斗終端價格在9 000元左右，但其通信資費卻相當經濟，每年僅支付800元可無限次發(fā)送文本信息。

5.手機的價格和資費與陸上無太大差異，本文不另外介紹。

(四)通信質量

通信質量主要從信息傳遞的穩(wěn)定性、有效性、可靠性和通信速率4個方面進行綜合評價(表1)。其中有效性指在給定信道內所傳輸信息內容的多少，可靠性指接收信息的準確程度[31]。

1.短波單邊帶電臺:存在多徑衰落、時延散布、多普勒頻移、白噪聲和電臺干擾等問題[32-34]。在計算機集中控制、自適應通信技術、高速數(shù)據(jù)傳輸技術等新技術應用下，短波通信的系統(tǒng)誤碼率提高到了10-5～10-6數(shù)量級。歐美等國可以在3 kHz帶寬的信道上實現(xiàn)9.6 kb/s數(shù)傳速率，在6 kHz帶寬的信道上實現(xiàn)19.2 kb/s數(shù)傳速率，在2個3 kHz獨立邊帶的信道上實現(xiàn)56 kb/s范圍內的數(shù)據(jù)吞吐量[31]。

2.漁用對講機:同樣存在頻帶窄、通信容量小、干擾噪聲大等問題[35]，但其在短距離信息傳輸中保證了實時性。學者在對其進行感知話音質量測評中，主觀語音質量評估(perceptual evaluation of speech quality，PESQ)值達3.86分[36]。隨著新型無線通信技術[37]的發(fā)展，VHF通信系統(tǒng)的誤碼率也在逐步降低[38]。

3.手機:通信質量最不理想。由于手機信號的海面覆蓋范圍小，只能依靠沿海高度有限的鐵塔進行信號的傳遞[11]，因而經常出現(xiàn)通信連續(xù)性差、信息不能及時傳達的情況。但噪音干擾較小、傳輸數(shù)據(jù)和信息的種類多樣是手機通信質量上的優(yōu)勢。

4.衛(wèi)星電話:通信路數(shù)多、容量大、傳輸環(huán)節(jié)少，可獲得高質量的通信信號。但因需要與軌道衛(wèi)星通訊，因此設備對上空遮蔽物的敏感性較高，對于單顆衛(wèi)星系統(tǒng)的手機還具有一定的方向性[15]。衛(wèi)星電話通話過程也存在延時現(xiàn)象，這主要與使用者所處的位置有關。其終端數(shù)據(jù)傳輸速度范圍在60～512 kb/s[39]。

5.北斗短報文:默認數(shù)據(jù)傳輸速率為19.2 kb/s，單次通信容量最多120個中文字符，收發(fā)短信的成功率>95%。由于北斗卡的級別限制，普通用戶卡的單條通信長度為40個中文字符[20]，發(fā)送間隔時間為30～60 s[19]。雖然短報文發(fā)送的長度和頻率也影響了其民用的靈活性，但在救援救急的應用上還是起到較好的補充和保障，而且設備提供緊急救援的短報文發(fā)送按鈕，緊急通道無時間限制，可以不斷發(fā)出求救信息。

三、討論與展望

我國是漁業(yè)大國，多項漁業(yè)數(shù)據(jù)居世界第一。截至 2013 年 12 月底，全國捕撈漁船總數(shù)達107.17萬艘，漁民總數(shù)達2 065.94萬人[40]。但我國漁民平均死亡率為每年每10萬人死亡160人[41]，高出國際勞工組織統(tǒng)計的世界平均水平的1倍，高出美國35%以上，甚至比國內公認最危險職業(yè)—煤礦工的死亡率高2倍以上。因此，漁民海上急救系統(tǒng)的建設與完善刻不容緩，海上通信則是系統(tǒng)運行的重要前提。

與發(fā)達國家相比，我國的漁業(yè)領域的醫(yī)療救護通信存在諸多不足。(1)漁業(yè)通信設備落后。隨著漁船數(shù)量猛增，過度捕撈，加上休漁期的偷捕濫捕，漁業(yè)資源逐年衰減，生產效益下降嚴重[42]。漁船所有者沒有能力添置先進的通信設備，而各級地方政府對漁業(yè)通信的投入又有限，對于添置價格昂貴的衛(wèi)星通信設備僅以扶持補助為主，使得其設備持有率并不高。但大多數(shù)漁船出海作業(yè)地點都距海岸上百海里，一旦發(fā)生突發(fā)意外傷害，無法及時與岸臺取得有效聯(lián)系[43]，進而錯失救治的最佳時間。(2)漁業(yè)信息標準及管理制度長期缺乏。我國目前參照的船用無線電通信設備標準GB/T 13705-1992和全球海上遇險安全系統(tǒng)(Global Maritime Distress Safety System，GMDSS) 船用無線電通信設備技術要求GB15304-1994的制定時間，距今已超過20年，現(xiàn)今海上

表1 幾種常用海上急救通信方式的比較

通信設備已有了翻天覆地的變化，需要盡快修訂和完善標準，以適應新時代漁業(yè)通信的要求。專業(yè)漁業(yè)管理和技術人員的缺乏也導致了漁業(yè)信息管理手段薄弱、宣傳和培訓力度不夠、設備配備和維護管理不善。(3)漁民及無線電從業(yè)人員素質有待提升。現(xiàn)階段，我國漁民的文化程度普遍較低，對漁業(yè)通信的重要性認識不夠，缺乏設備操作、使用和維護方面的知識[42]。如使用北斗短報文時，若不懂操作，就無法使用一些先進的功能，從而削弱其緊急通信的功能。而一些漁村電臺更是為了貪圖方便，安排未經專業(yè)培訓的兼職漁業(yè)通信管理人員，也嚴重干擾了正常信息溝通，影響海上通信效率。

綜合漁民海上急救通信方式的特征、優(yōu)缺點及漁業(yè)信息體系存在的不足，對我國海洋漁業(yè)通信的后續(xù)發(fā)展提出如下建議。第一，進一步加強漁業(yè)通信基礎建設。提高沿岸基站數(shù)量及功率，拓展通信覆蓋范圍，尤其保證沿岸27海里海域各種通信設備的信號全覆蓋和通信質量。根據(jù)中國海上搜救中心統(tǒng)計，80%以上的海上突發(fā)事故發(fā)生在離岸不超過27海里的沿海和內河水域[11]。在這個范圍內，保證高質量無線通信的意義重大，尤其是手機信號的全面覆蓋以及通信穩(wěn)定性、數(shù)傳速率的提高，將為海上急救通信提供重要補充。同時，相關部門應繼續(xù)重視中遠距離通信建設，增加衛(wèi)星設備的補助投入，提高衛(wèi)星電話及北斗船載終端普及率。第二，重視漁業(yè)通信技術研究和無線通信管理。海上通信環(huán)境不同于陸地，應針對性完善現(xiàn)有通信設備中的不足，同時開發(fā)適用于海洋高濕度、高鹽度等惡劣條件的通信設備。加大宣傳培訓力度，幫助漁民掌握海上通信設備的使用和維護技術，規(guī)范漁民和無線電操作人員的規(guī)范、文明通信行為。第三，利用通信設備完善海上遠程醫(yī)療。由于漁民普遍缺乏急救知識，絕大多數(shù)的漁船又不配有醫(yī)務人員[25]，經濟便捷的船載遠程醫(yī)療設備是海洋捕撈的安全保障。目前國內外的海上遠程醫(yī)療主要依賴短波通信和衛(wèi)星通信作為通訊載體。目前，我國的短波遠程醫(yī)療能夠傳送醫(yī)學數(shù)據(jù)、文字和靜態(tài)圖像，與國外水平(能夠傳送小段視頻和音頻信號)仍存在差距[33]。相較于短波通信，衛(wèi)星設備在遠程醫(yī)療的使用中更具優(yōu)勢，能夠把傷病船員的基本狀況通過圖像、聲音或文字傳輸過去，并接收醫(yī)務人員的診斷結果、治療方案以及護理方法。我國學者也設計了基于北斗的傷員搜救、后送和遠程醫(yī)療系統(tǒng)[44]，以滿足民用和戰(zhàn)時的遠程救護需求。通過海上通信技術水平的不斷發(fā)展與進步，漁民海上遠程醫(yī)療體系也將日臻完善。

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姜成華,Email:jch@#edu.cn

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李建忠)