王鹏辉
海警总队第六支队 青岛市 266000
摘要：海洋通信的发展受到环境以及施工条件等多种因素的影响，海洋环境的复杂多变，以及通信相关基础设施建设难度较大等现实条件，大幅增加了海洋通信的发展难度。近几年来，我国海洋经济得到快速发展，相关产业对海洋通信提出的需求，以及海事活动的日趋频繁，深刻反映了大力发展海洋通信的重要意义与迫切性。基于此，本文围绕海洋通信的发展展开讨论，在简要论述现阶段海洋通信的发展现状及问题的基础之上，对海洋通信面临的时代挑战进行分析，并就如何推动海洋通信的高质量发展提出几点建议。
关键词：海洋通信；发展现状；技术动态
引言
2013年，我国政府提出“一带一路”发展战略，海上丝绸之路战略的提出与实施，对海洋通信行业的发展带来了重要挑战。以推动海洋经济的发展、满足海事活动开展的客观要求为目标，海洋通信行业的发展现状以及现阶段面临的技术瓶颈受到了全社会的广泛关注。从客观实际来看，海洋通信行业的发展与海洋环境之间存在密切的关联，受客观条件的限制，海洋通信的发展滞后于陆地通信，通信环境的复杂多变，以及配套基础设施建设的难度偏大，诸如此类的问题都给技术研发、系统建设等工作带来了巨大挑战。而在学术研讨领域，汲取国内外的先进经验与技术成果，研发新一代的通信技术，提升海洋通信的质量与建设水平，是学术界备受瞩目的焦点。
1 海洋通信相关概述
“一带一路”战略的实施与海洋通信的发展存在密切关联，在研发、应用新一代通信技术的基础之上，逐步完善海洋通信相关基础设施，能够为海域通信提供可靠的支持。目前，海洋通信网络存在不同类型，常规网络主要包括无线通信、卫星通信、岸基移动通信等若干不同的系统，各类系统的通信存在以下问题：（1）通信带宽的高低存在差异；（2）有明显的覆盖盲区，不能做到无缝、可靠覆盖；（3）通信制式不兼容；（4）管理机制存在一定的缺陷，管理效率与质量偏低。针对上述问题，部分学者、海洋通信的从业人员开始探索海洋通信网络的完善方案，以海洋活动的实际需求为导向，充分调研海洋通信的发展现状以及国外的通信技术，致力于海洋开发、探索的纵深发展以及海上信道模型的科学设计。
2 我国海洋通信的发展现状
目前，我国的海洋通信系统主要由若干不同的子系统组成，如以陆地蜂窝网络为基础建立的岸基移动通信系统，充分利用卫星通信支持构建的海洋卫星通信系统等，各个子系统之间的密切配合，基本实现了我国海域全覆盖通信网络的建设。从通信系统的应用效果来看，现有的技术、设施、设备能够有效保障近海、远海的日常通信，在海洋开发与探索、海洋环境监测等领域也有着重要应用。
海上无线通信技术是保障海洋通信、实现无缝覆盖的重要技术，我国常见的无线系统主要有NAVTEX、MF/HF、VHF、AIS等。从适应性角度分析，无线通信技术的通信成本相对较低，在必要设备、设施的支持下，即可在海域内方便地使用通信设备，该系统能够基本满足近海、远海以及近岸的覆盖要求，但无线通信的质量很容易受到气候条件的影响，海洋环境的复杂多变也会对实际的通信质量产生明显影响。此外，无线通信系统使用窄带通信，这直接限制了高速数据业务的开展。
海洋卫星通信系统的核心是卫星系统，海洋卫星系统一般包含多种不同的功能系统，在此基础上搭建的海洋通信系统在功能以及业务等方面也存在明显差异。例如，BDS是我国自主研发的卫星系统，其特有的短报文通信功能，为多种新型海洋通信服务的开发与实践应用提供了相对可靠的支持，船位识别、无源定位、授时服务等功能的实践，为海洋卫星通信系统在海洋通信领域的发展、普及提供了重要条件。而从实际应用过程来看，海洋卫星通信在通信距离医家通信质量等方面有着相对显著的优势，但其应用成本相对比较高，相关设施的运营、维护成本，是卫星通信系统研发、应用环节必须重点考虑的内容。
从整体视角来看，我国现有的通信技术能够基本满足近海、远海以及近岸的覆盖要求，各项常规通信需求的实现以及相关业务的开展也都具有稳定的支持，但也存在明显的问题：（1）各项通信技术的应用仍然处于较低层次；（2）全海域的稳定覆盖仍然存在技术难关；（3）宽带接入的流畅性不足以及传输距离的限制；（4）各子系统处于孤立状态，没有从海洋通信的角度制定各子系统的协调管理机制；（5）设备、设施的运营与维护成本问题。明确当前时代我国海洋通信发展面临的挑战，从国外先进的海洋通信技术中汲取经验，结合我国海洋通信环境与发展需求，制定新一代海洋通信技术的研发方向，具有重要意义。
3 我国海洋通信面临的时代挑战
3.1 新型通信网络架构的设计
在“海上丝绸之路”战略的指引下，构筑海域互联互通通信网络，是新型贸易道路建设的客观要求，同时也是通道价值、战略安全的重要体现形式。通信网络架构的设计，对互联互通网络的建设有着重要的指导性作用。以南海地区为例，从地理位置与战略格局的角度分析，南海占据中心枢纽地位，明确无缝覆盖、高效运行无线通信网络的建设需求，提出与南海地区的海洋通信环境相吻合的新型海洋通信网络架构，对南海地区互联互通网络的建设有着重要价值。而新型架构的提出，需要关注岛礁数量较多、分布较广等地理特点，采取有效的措施来规避可能影响到通信覆盖范围以及通信质量的负面因素。进一步分析，在通信链路的远端，可选取船舶组成的远海舰船编队、5G通信技术、陆地地面控制中心构建远海通信链路，并在链路途中的岛礁建设永久性的通信设施，为远洋通信提供通信保障。而为了切实增强通信业务的实际能力与效果，相关技术人员还应当重视地面通信技术的创新研发，充分依托陆地通信网络的优势，结合现有的海洋通信技术，满足远海通信需求，弥补现有的海洋通信网络在远海通信方面存有的缺陷。在上述网络架构的基础上，综合利用无人船、海上浮岛以及卫星等中继节点，建立高速宽带链路，能够进一步增强通信链路的可靠性，但整个设计的实现需要解决若干技术型难题，如无线系统的容量，降雨衰落与大气吸收的负面影响，波频段对应的干扰源等。从长远角度分析，只有结合所在海域的实际情况，提出适应性更强的通信网络架构，充分利用现有的技术与资源优势，建立无缝覆盖网络，才能为海事活动的开展提供可靠保障。
3.2 海洋通信信道模型的建立
信道模型的建立在通信链路搭建过程中处于重要地位，从海洋通信环境里来看，海洋环境的复杂性，尤其是气压、波浪等不可预测因素的存在，会大幅增加信道模型建立的难度，积极而对海洋通信的效率、质量产生不同程度的威胁。目前，海洋信道模型的建立受到了学术界的高度重视，从典型海洋信道模型出发，对通用模型进行仿真分析的文献较多，其中有部分文献就海洋湿度、波浪等对传输信道的影响进行了分析，这为信道建模提供了有效的参考信息。而从现阶段海洋通信面临的实际挑战来看，大气波导效应以及微波散射的实践应用备受关注，充分利用微波散射以及大气波导效应实现超视距通信，能够有效改善海洋不可预见因素对海洋通信带来的干扰作用。其中，大气波导效应的核心原理是大气折射率随海洋环境的变化而产生的改变，在海面高度发生变化的过程中，海洋环境的风速、湿度等会出现一定幅度的改变，并由此引起大气折射率的变化，当折射率符合一定的条件以后，就会产生大气波导现象。针对大气折射率与大气波导效应之间的关系，有研究根据二者之间的变化关系以及波导效应的形成机理将其划分为四种不同的种类，如海水大量蒸发引起的蒸发波导，该波导效应是海洋环境中常见的一类大气波导，尤其是在海平面上方0～20m范围内，蒸发波导的出现概率相对较高。对于大气波导效应的应用，目前主流的研发方向是结合雷达的应用实践，最大限度发挥其在信道模型建立方面的积极作用，继而推动海洋通信技术的革新。
3.3 海洋通信协同管理机制的构建
海洋通信各个系统处于相对独立的状态是目前我国海洋通信发展的难点之一，从全覆盖网络构建视角分析，内部系统过于独立以及整个运营过程中缺乏高效、协同管理机制，系统各部分的应用效益以及实际效率均可能受到影响，而这也是海洋通信技术的应用停留于表浅层次的重要原因。在海洋通信发展的新时期，管理机制层面的缺陷势必会对业务创新以及能力提升形成显著的阻碍作用，完善管理机制，加强网络资源的有效整合与利用，构建高效、统一的通信网络，是破除现有技术瓶颈的重要方法。对此，相关管理人员应考虑从美国的GIG等理论以及管理体系中汲取经验，结合我国海洋通信管理实践以及现行管理机制暴露出的短板，以增强各个子系统之间的联系、最大化通信系统的应用效益等为导向，健全、创新管理机制。在构建协同管理机制的过程中，不同通信业务之间的差异性以及业务相关的网络资源，应当作为设计、决策的重点。以船舶之间的通信为例，在既往通信技术的基础上，引入VANET，能够有效提升实际通信效率；在蜂窝网络不能正常运行的情况下，采用卫星通信技术能够进一步增强通信的可靠性；而将各类网络技术进行综合利用，辅助完成定位、遇险求救、导航等多种通信服务，则是充分利用现有网络资源的重要体现。
4 结语
目前，我国海洋通信的发展整体滞后于陆地通信，在相关通信及时的支持下，近海、远海以及近岸的通信需求基本得到满足，通信设施的逐步完善，以及通信网络的健全，为多样化服务的开展提供了可靠条件，但现有海洋通信系统离海域的无缝、高效全覆盖目标还存在一定的差距。在新的时代挑战下，我国海洋通信网络的建设必须重视现有通信系统的短板，包括应用层次低、缺乏有效的管理机制等，通过短板分析以及发展形势的预测，制定有效的优化建议，设计新型海洋通信网络，对我国深蓝战略的实施有重大意义。
参考文献
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