摘要：本文介绍了船舶通信的发展历程，解释了AIS在现阶段应用中的局限性，介绍了VDES产生的历程和设计的目的，通过对VDES实现基础的讨论，引入北方海区VDES示范工程岸基建设。
1.VDES产生的过程
从二十世纪初，船舶位置信息主要依靠雷达系统的扫描提供，雷达受其他物体遮挡以及其自身通信延迟大、定位精度不准确和信息内容不全面等局限性，海运行业迫切需要一种新的通信系统，用来准确报告船舶的位置并具备船舶的航速、身份、方向等信息，能实时跟踪船舶的动态，用来港口管理、船舶之间交换信息、船舶导航和避免碰撞，而且需要支持询问或指定方式，尽量的避免人工操作的干扰。
随着SOTDMA技术的不断成熟和发展，使得每个AIS设备的时间一致且同步，这才使得基于VHF频段的船舶与岸基通信系统诞生，即AIS（船舶自动识别系统）。随着AIS被推广和需求的不断增长，越来越多种类的信息需要在船、岸和船、船、之间传送，这些信息包括水文气象、海图、航警和港口作业信息等等，本来主要为船舶识别和避免碰撞服务的系统被这些信息挤占通信链路空间，成为了船岸之间主要的数据通信链路。
AIS在频带占用率超过50%时，会导致传输的数据严重堵塞，影响航行安全。在一些繁忙的港口如墨西哥北部湾港口，VHF频段占用率已经超过64%，此时导致69%的重要信息丢失，已经严重影响数据的通信。在这样的背景下，国际海事组织（IMO）才意识到要为AIS分配新的频带资源和调整相关的规则。国际航标协会（IALA）和国际电信联盟（ITU）于2013年提出甚高频数据交换系统（VDES）概念，建议将VDES作为e-航海的主要通信链路并获得IMO的认可，VDES将是未来沿海通信的重要通信手段。
2.VDES的概念和目的
VDES主要包含了三项功能，分别是AIS、ASM（特殊应用报文）和VDE（宽带甚高频数据交换），在这三项功能中AIS是基础，VDES也会首先保证AIS 的功能，在保护AIS现有功能的同时，通过增加ASM和VDE这两项功能，丰富了VDES的业务，也强化船舶通信在数据传输方面的能力，另外，它还支持并服务于modernized GMDSS（GMDSS现代化）、e-Navigation（电子导航）、enhanced maritime communication（增强海事系统）。
VDES概念提出的目的是为了解决AIS在VHF数据链路中出现的日益严重的过载问题和航海数据无缝传输问题，以达到海上船舶航行位置跟踪的及时有效、航海安全应用内容丰富和VHF数字通信的快捷。值得注意的是AIS的最初目的就是一个导航系统，不是为了实现数据的交换。因此在VDES中保证了其作为船舶自动识别、位置报告和跟踪等功能，但在VDES建设的过渡期内会保留一些其它的特殊应用信息，但这些特殊应用信息的管控越来越严格。
VDES会给VDE和ASM分配新的信道，在保证AIS功能的基础上，将船岸或船船之间需要传递的数据和特殊应用消息通过新的信道传递给用户。
3.VDES实现的基础
VDES旨在解决AIS链路拥挤，减轻该信道负担，与船舶识别、位置报告和航行状态等无关的非导航功能通过新分配的信道实现。VDES还在起步期间，它的最终实现还需要长期的验证过程。VDES在设计之初就制定了地面VDES系统基站和卫星VDES系统基站，地面VDES基站包含AIS+ASM+VDE，利用现有的六个国际通用无线电通道等合并达到更高速度的数据交换。卫星VDES系统基站能覆盖到地面VDES基站不能覆盖的区域和没有地面VDES基站的区域，包括极地地区。它集成AIS+ASM+VDE+SAT功能，通过技术和频率资源等方面的支持，在未来可以实现船舶与卫星双向间的数据传输。
在不减少传输数据的前提下，解决链路拥挤的办法就是划分新的信道并制定相应的通信规则，如CH75、CH76为移动卫星检测AIS的信道，CH87B、CH88B为AIS1、AIS2的应用信道。更多的频率划分，会为VDES的链路提供更宽的信道，为将来用户的增长和业务的拓宽提供带宽预留。此外，VDES综合控制系统的开发、基站的建设和用户端的开发也是一项重要的工作。
4.北方海区VDES示范工程陆地基站建设
根据实际情况和规划方案，北方海区VDES示范工程陆地基站建设将分别在曹妃甸（唐山港引航站大楼）、东突堤（天津港VTS基站大楼）、黄骅（黄骅港AIS基站）建设VDES岸基基站，在此基础上，和船载VDES终端设备搭建VDES系统，。
经过前期踏勘测试，选定天津港东突堤AIS基站、黄骅港AIS基站和曹妃甸AIS基站作为本次VDES系统岸基基站站址。三座基站距离适中，形成三角形覆盖网络。同时这三座基站已建设AIS基站，机房环境和网络资源可以复用，所以选择此三座基站为本项目建设地点。这三座AIS基站与天津辖区AIS维护管理中心（天津航标处）采用2M数字线路连接，海拔高度满足要求，具有天线安装高度和安装位置。
5.结语
VDES作为AIS的升级和加强版，在特殊应用程序信息提供的多元化和VHF数据链路传输增速等方面具有优势，同时也解决了AIS在信道日趋拥挤造成信息丢失的问题，为船舶助航、和船舶与外界数据传输提供极大便利。全球很多部门和组织都在研究VDES，此次北方海区VDES示范工程建设，能进一步验证VDES相关技术标准，为将来VDES国际标准的制定和完善提供数据支撑。
参考文献:
1.甚高频数据交换系统（VDES）中的帧同步方案[C].郝永宸,李洪星,方莉,李屹,陈萍.智能发展电力研讨会. 2016
2.谈甚高频数字交换系统[J]. 巩海方.中国海事. 2016(3)