基于网络的VHF系统远程通信应用研究

刘堂伟，胡 凯

VHF作为一种无线电电波，在应用中能够传播频率在30M～300MHz之间的信息[1]。当前在现实生活中已经得到了广泛应用，是一种较为便捷的无线通信方式，比如电视广播和电台大部分应用了VHF技术，在航海和航空领域也有广泛的应用前景。

随着科技发展，无线电作为一种通信方式应用十分广泛。VHF作为一种无线电波在通信传输方面具有较为突出的优势，它能够在不影响其它通信内容的情况下将信息高效传递，通信费用较低，对设备要求低。目前海上船舶所属公司（陆地）与海上作业船舶的主要联系方式仍然是单边带通讯，受单边带通讯技术（话音质量、盲区、天气、频率等）、船舶每天定时通播守听通讯不及时等问题影响，造成船舶与陆地通讯不畅通。VHF电台是海上平台与船舶按照SOLAS公约要求配置的必配设备，同时一般通信距离在20海里以内，话音质量比较好。可利用海上油田现有网络资源和VHF系统设备，扩展VHF语音通讯距离，提高船舶应急通讯效率，改善船舶远程语音通讯质量，解决远程指挥调度问题。

1 VHF的特征和海上油田发展现状

VHF波长范围在1m～10m之间，海域范围内的障碍物少，对信号的遮挡少，信息在传播的过程中所受阻拦少，降低了传输过程中的损耗，所以与陆地相比VHF更适用于海域范围。同时由于电离层对此波长的电磁波反射率低，在传播使用过程中VHF对其它信号的干扰小。除了地形对传输过程影响较大之外，大气环境的改变以及噪声的影响对其而言都可以忽略不计。

经过了几十年的发展，VHF作为一种通信手段被广泛应用于船舶与平台、平台群之间的交流沟通，是海上无线传播的主要方式[2]。VHF技术基本可以满足海上油田服务船舶日常作业需求，如人员、货物运输，协助平台施工，为平台供油供水等作业通信需求。而其他的传输方式如卫星系统，会造成高成本；运营商的移动网络，由于船舶在海上作业时距离岸边较远，一般情况没有信号；平台上架设基站，如微波、4G、5G等基站，投入大，所使用船舶数目少，也不是一个好方法。因此，在未来，由于VHF这项技术对于近距离传输的实时性和稳定性，也必将是解决海陆之间信息交流的发展重点，是逐步构建起海上信息现代化的重要方式。

2 当前海陆通信存在的问题

信息沟通不畅是主要问题。陆地管理人员主要是通过单边带与船舶通信，这种方式了解到船舶具体信息，缺少了对船只实时动态的监管。船舶出海后，船舶自身动态很少主动向陆地管理人员报告。当不能与船只取得及时联系的时候，如果海上油田一旦发生危险，陆地指挥人员很难及时、准确的将指令直接下达到船舶，影响救援时效性。因此增加一呼百应信道呼叫与应答模式，也符合油田生产协调实际需要，更提高油田群与多船之间协作效率。

3 VHF系统的主要功能

在陆地指挥中心部署VHF融合通信中心服务器实现数据传输、存储、信令中转，通过VHF通讯调度台，实现陆上指挥中心与平台、作业船、陆上手台之间的通信。

VHF系统主要具备的各项功能如下：

3.1 调度台功能

其中包括呼叫、通话派接和短信功能等。

呼叫包括多种方式。群体间的通话通常运用组呼模式，它将调度台和多组用户沟通起来，并且保证了调度台的主导发言权。当调度台需要与单独用户进行沟通时，选呼能够保证两者之间通话的私密性，内容只允许进行通话的双方知晓。全呼是一种对某一系统内的全部用户发起的通话方式。呼叫的对象可以是对讲机，也可以是VHF海事电台，只要在本系统内的通信设备VHF都可以通过呼叫的方式进行通信。

调度台的通话派接是指在通话过程中可以合并不同用户，调度台的讲话可以对合并后的各组发出，而在组内的所有用户都可以接听。将数据信息进行转化，通过VHF与各相关设备对接，实现将一台设备与其它附近设备和电台建立连接。远程通信则可以通过手机、对讲机等设备与船舶直接建立联系，远程联络。

在具备SIP网络交换机的支持下，调度台可以实现与有线电话的连接，使用对讲机等设备可以拨打网络电话，电话也可以通过调度台的连接与其它对讲设备进行通话。不仅如此，电话和调度台之间也会实现无障碍的沟通。

调度台在设置过程中数量不存在局限，可以同时在不同位置设置多个，通过IP和调度台实现有效连接。不同的连接设备可以根据需要调整权限，方便与不同设备进行沟通。除此之外还包括录音、调度台操作记录显示等功能。

3.2 指挥中心通信模式

分散部署在各地的融合网关等价于一个通信终端，使得连接在网关上的VHF手台/船载台通过网络与陆地指挥中心进行呼叫。通信方式，包括陆地指挥中心与某一目标平台/作业船进行单呼、陆地指挥中心与几个目标平台/作业船多选呼、陆地指挥中心对所有平台/作业船进行全呼、陆地指挥中心对目标平台/作业船只进行监听、陆地指挥中心具有平台、船只地图标注等功能实现多选呼。同时也支持，在陆地指挥中心的授权下，实现区域内移动船舶间远程通讯、平台与船舶的远程通讯。

3.3 与地图结合

与XGIS系统相结合，也可以和其它地图系统如高德、百度等相结合。具备查看地图的功能后，实现指挥调度的可视化，从而实现IP网络与物联网的系统融合、陆地与海上的采油平台、船舶的实时对讲，切实提供指挥中心对海上、陆上的应急指挥保障。

3.4 报表分析

HNF展示数据的方式较为多样，可选择的有图标、表格和图片等形式。使用双方都可以对通话过程进行统计，操作独立。在使用过程中，对仪器的使用时间、频率都能精准统计。

3.5 记录查阅

VHF系统中配备录音功能，可以将对话全程记录，也能对在记录中的通话信息进行调取，方便操作人员对记录的查阅。一般情况下，通过VHF系统可以查阅在两个月之内的仪器记录，再查阅过程中可以根据不同的条件进行筛选，比如根据不同的主叫和被叫，也可以根据日期和通话时长等进行查询。对于查询后的结果可以进行重播来进行数据调取，在选中后可以对通话信息的主叫、被叫和时长等进行查阅，设备还支持在同一时间播放多段语音。记录的查阅内容还包括传值的位置信息，将VHF与导航系统相连接，就能通过设备查阅各船只在地图中的行进轨迹，具体的位置信息也可以通过记录清晰显示。

3.6 安全保障

VHF系统要确保信息安全，包括了对数据完整性和私密性的保证以及用户安全。要确保信息的安全传输，就要求信息系统的软硬件信息在传送、保存的状态下都有安全保障。对使用者安全的保障则包括个人隐私的保护、访问权限的设置等。在保护信息安全的过程中要遵循以下几个原则：对未取得授权的用户坚决做到信息保密；信息数据未得到授权也不能被任意改动，保证数据的真实和完整；同时对于已经授权的用户在进行信息调取时，要提供权限赋予用户的访问权；在保证安全使用之外，机构对系统中信息的传递和保存都要具备良好控制能力，在适用范围内要管理好数据的流动方向。

4 结论

当前海上通信方式多样，VHF能够利用现有设备将海上远距离船舶与陆地之间建立联系，这种无线通话方式还能结合地图等系统对船只信息进行统一管理，能够做到对平台周围船舶的实时监控。VHF能够及时建立起双方人员之间的联系，方便陆地方面的指挥，通过这种方式大大提升无线联络的生产效率。同时对其远距离通信缺陷加以改善，能够方便远程沟通，提高通话质量。综合以上VHF各种通信优势，再加以其他数字化技术支持，可以通过在实际应用中进行试点，完善软件系统，从而逐步推广，实现对海上船舶的有效管理，在辅助指挥调度方面能有效的发挥作用。