GMDSS复审与现代化背景下的教学改革建议

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(大连海事大学 航海学院，辽宁 大连 116026)

GMDSS复审与现代化背景下的教学改革建议

刘渐道，齐壮，肖方兵，关巍

(大连海事大学 航海学院，辽宁 大连 116026)

通过持续跟踪国际海事组织GMDSS复审与现代化项目，总结GMDSS的高级复审和详细复审项目主要进展，论述铱星系统、NAVDAT、VDES、高频数字化通信等GMDSS新系统、新技术的发展与应用，提出“GMDSS通信设备与业务”课程教学应该及时补充这些新概念、新技术的相关内容。

GMDSS复审与现代化；NAVDAT；VDES；铱星系统；高频数字通信；GMDSS通信设备与业务

一、引言

当前，IMO正在推行E-Navigation战略。我国2016年发布的《海事航海保障“十三五”发展规划》也强调全面开展E-Navigation关键技术研究。作为E-Navigation战略的重要组成部分，GMDSS系统面临新的发展机遇。IMO于2012年正式提出GMDSS复审和现代化项目，目的是对现有GMDSS系统进行再评估，淘汰一些旧的概念及设备，引入新技术、新设备，实现GMDSS和现代最新通信技术和手段的融合，以满足E-Navigation战略船岸通信的最新需求。国内相关学者对GMDSS复审和现代化项目进行了研究，根据我国国情提出GMDSS高级复审和详细复审的领域和内容[1]；有学者对GMDSS现代化项目涉及NAVDAT、VDES等新技术做了初步研究[2]；也有学者对E-Navigation战略下的GMDSS系统发展趋势做了展望[3]。本文在此基础上，继续跟踪GMDSS复审和现代化项目的进展及成果，提出将GMDSS现代化成果应用于航海类院校驾驶专业通信课程“GMDSS通信设备与业务”教学，同时分析了引入新内容对现有课程内容体系的影响。

二、GMDSS现代化背景及进展

全球海上遇险与安全系统(Global Maritime Distress and Safety System, GMDSS)从1999年全面实施以来，已历时二十多年。系统采用当时最先进的卫星通信技术、数字选择性呼叫(DSC) 技术和窄带直接印字电报(NBDP)技术取代摩尔斯电报技术，使海上遇险、紧急、安全通信进入新的时代。GMDSS对保护水上人命财产安全发挥了重要作用，但是一些技术设备没有发挥出预期的作用，运行过程中也遇到一些问题，主要表现在两个方面[1]：一是系统误报警一度达到90%以上，极大地干扰了正常的海上救助；二是根据其要求建立通信系统与设备(如NBDP设备)已经远远不能满足当前及未来船岸通信的需求。随着近年来通信和信息网络技术的迅猛发展，20世纪末期建立的GMDSS如果不进行相应的变革或升级，将会影响海上通信的效率，进而影响航运安全与发展。

2012年，海安会第90次会议正式批准并起动GMDSS复审和现代化项目[2]。该项目分为高级复审和详细复审两个阶段，其中2012—2014年开展高级复审，高级复审项目包括：(1)对GMDSS已有9项功能进行复审；(2)对正在使用无线电通信优先等级顺序进行复审；(3)对海区划分及设备配备需求进行复审；(4)对船舶类别差异性要求的审查；(5)对遇险通信和其他类型的通信分离审查等。

目前GMDSS高级复审已基本完成，高级复审报告在2015年导航、通信与搜救(NCSR)分委会第1次会议上已获得通过。在高级复审基础上，2015—2017年计划进行详细复审，详细复审包括：(1)GMDSS系统采纳其他卫星系统的分析及GMDSS功能要求变化而带来的要求及解决建议；(2)GMDSS遇险报警传输途径与岸—岸通信；(3)A3海区的重新定义及中频(MF)/高频(HF)设备的作用；(4)窄带直接印字电报(NBDP)在GMDSS中的作用；(5)中高频误报警跟踪调查机制及减少误报警；(6)救生艇筏新的需求问题，如应急通信的需求问题；(7)SOLAS公约第四章的适用范围及相应的修正；(8)MOB设备(man overboard devices)的标准；(9)结合IMO对e航海研究，以及ITU对无线电频谱的研究，考虑未来水上甚高频数据交换系统(VHF Data Exchange System, VDES)、NAVDAT(Navigational Data)的引入等方面内容；(10)其他方面。

三、“GMDSS通信设备与业务”教学新内容

在GMDSS复审和现代化背景下，系统势必引入一些新的概念、技术与设备，以此来满足船岸通信发展的需要以及航运信息化建设的要求。这些新的技术设备有的与现行的系统设备兼容，有的在将来会彻底代替原有设备。将这些新的概念技术设备适时引入教学，会有助于学生掌握符合未来发展趋势的船岸通信系统和技术。本文选取以下几个具有代表性的教学新内容做出分析。

1.铱星系统

自GMDSS系统运行以来，国际移动卫星系统(Inmarsat)一直是GMDSS系统卫星业务的服务提供商。二十多年来，Inmarsat的服务一直在进步和完善，但该系统也具有一定的局限性，不能做到真正意义上的全球覆盖，如对北极新航线就显得鞭长莫及[3]。根据IMO工作计划，卫星通信系统将实现多元化发展，凡是满足 IMO A.1001(25)决议以及相关标准要求的卫星通信系统，都可加入并成为GMDSS卫星服务提供商，因此，IMO将打破Inmarsat一统市场的局面。根据IMO NCSR3的Agenda item 11会议成果，考虑将美国铱星系统(Iridium)纳入GMDSS卫星业务的服务提供商。对于铱星系统，教学过程中可以对比Inmarsat系统，从铱星系统的卫星种类、系统架构、通信接续控制、通信功能、船载设备等方面加以解释。

在引进铱星系统的基础上，GMDSS系统的概念海区(sea area)应重新定义。IMO建议将A3海区重新定义为：“Sea area A3 means an area, excluding sea areas A1 and A2, within the coverage of a recognized mobile-satellite communication service supported by the ship earth station carried on board in which continuous alerting is available.”用“recognized mobile-satellite”来代替原来的“Inmarsat satellite”。因此，GMDSS系统现代化过程中引入的新内容肯定会引起系统中其他原有内容的变化，在教学过程中应善于总结，引起重视。

2.NAVDAT

海上安全信息(MSI)在保证船舶航行安全方面起着非常关键的作用。目前系统发布安全信息的方式主要是NAVTEX和EGC系统的安全网业务。其中NAVTEX 主要负责A1、A2 海区，EGC 系统下的安全网业务主要负责A3海区和补充NAVTEX覆盖不到的区域。NAVTEX系统在播发安全信息方面表现出一定的局限性，主要表现在它的播发方式是通播，信息传输速率慢且只能传输纯文本信息，显然不符合未来海上安全信息交换及E-Navigation战略的要求。

根据国际电信联盟ITU-R M.2010技术建议方案[4]，NAVDAT是ITU-R推荐的基于中频500kHz建立岸到船的数字通信技术方案。NAVDAT采用10kHz带宽发射，通过正交频分复用(OFDM)数字调制技术，在16-QAM调制模式下，NAVDAT理论数据传输速率可达25kbps。考虑纠错编码率后实际传输速率约为18kbps,是现有NAVTEX 50 bps 的360倍，可有效解决当前NAVTEX系统因速率低导致的业务过载和及时性差等不足。NAVDAT可播发包括文本、图像、音频、数据集等多种数据格式。实现对航行警告、气象信息、搜救信息、海盗袭击警告、引航和VTS服务信息、航海通告等航行信息及电子海图更新、港口信息等所有相关信息的广泛播发，有效播发范围约300海里，完成对A1、A2海区覆盖。

可以看出，未来NAVDAT船载设备会兼容NAVTEX，甚至取代NAVTEX。因此，教学过程中，在讲解NAVTEX的基础上，对下一代的NAVDAT的调制技术、传输速率、应用前景等相关方面进行概述，是很有必要的。

3.VDES

目前AIS通信链路已有过载倾向，作为海上数据交换的重要方式之一，它将被新一代的海上通信技术承载，在保留基本业务和向下兼容的同时，演变为功能更全面、适应范围更广泛、拥有更大系统容量和覆盖范围的新一代海上信息综合交互平台。VDES正是在这样的背景下产生的，它是由国际航标协会(IALA)电子航行委员会提出的技术概念。

VDES设计的目的是在实现全球范围内海事VHF移动波段上提供更高、更强的数据交换能力。VDES旨在整合支持以下既有功能[5]：AIS、ASM数据交换、E-Navigation、GMDSS现代化。VDES的概念是以ITU-R M.1842-1[6]为核心发展的。ITU-R M.1842-1共描述了4种传输系统，传输速率最高可达307.2kps。国际上已经对VDES信道的分配方案给出了建议，如图1所示。

图1 VDES通信信道

VDES应用主要有：电子邮件、海上安全信息播发、船舶和港口保安安全信息、渔业信息和报告、船舶位置和动态报告、气象信息、遥感监测信息、电子海图更新等。目前国际上给出了VDES设备的设计架构，如图2所示。

图2 VDES设备架构图

根据海上安全委员会MSC (85/26/Add 1, annex 20)的规定，GMDSS现代化项目应该支持IMO 的E-Navigation战略。VDES作为E-Navigation战略的重要通信方式，在GMDSS现代化项目实施过程中不可或缺。因此在教学中应对VDES的概念、信道分配、功能及应用前景等做出解释。

4.水上高频数字化数据交换系统

NCSR(3/14，Annex 1)对HF NBDP在GMDSS A3海区的作用进行了重点分析，得出的结论是不必通过NBDP接收MSI及完成其他通信功能要求(HF MSI is still needed in the modernized GMDSS, but can be accomplished by means other than NBDP. It is concluded that NBDP is not required to receive MSI and is not necessary to fulfill any of the other functional requirements)，并建议用高频数字化传输系统的通信方式来代替NBDP。

根据ITU-R M.1798-1技术建议方案，水上高频数字通信采用自适应通信技术，能自动评价各信道通信质量并根据信道通信质量来选择最佳工作信道，经由高频海岸电台可实现与互联网互通。它共推荐了三套技术方案[7]。因此，作为NBDP的替代设备，水上高频数字化数据交换技术应在教学中重点关注。

四、结语

本文在跟踪GMDSS复审和现代化项目的基础上，提出将GMDSS现代化成果应用于驾驶专业通信课程教学改革。教学改革涉及很多方面，本文仅对GMDSS现代化背景下的几个典型的教学改革内容做了较为详细的分析，要求驾驶专业通信课程不断跟踪航海领域前沿新规则、新技术的发展，不断完善课程内容。另外，在GMDSS复审和现代化过程中，可以继续对涉及无线电通信相关规则(如SOLAS公约、无线电规则等)修订以及新设备(如VDES、水上高频数字化数据交换系统等)的研发等方面进行深入研究。

[1] 王化民,王成海,许海涛.全球海上遇险与安全系统复审与现代化研究[J].青岛远洋船员职业学院学报,2014(2)：1-4.

[2] 熊娥.浅析GMDSS现代化与水上无线电数字通信技术[J].珠江水运,2016(11)：49-50.

[3] 杜加宝,田乃清,苏文明.电子航海战略下GMDSS系统发展趋势展望[J].航海技术, 2013(4)：37-39.

[4] ITU.ITU-R M.2010[M].Geneva:ITU, 2012(3).

[5] 巩海方.谈甚高频数字交换系统(VDES)[J].中国海事,2016(3)：53-55.

[6] ITU.ITU-R M.1842-1[M].Geneva:ITU, 2009(6).

[7] ITU.ITU-R M.1798-1[M].Geneva:ITU, 2010(4).

2017-02-20

：中央高校基本科研业务费专项资金(3132015004)；大连海事大学2016教改项目(2016Y08)

：1006-8724(2017)03-0073-03

U676.2

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