王鹏辉
海警总队第六支队 青岛市 266000
摘要：海洋环境的复杂多变，以及海洋通信相关基础设施的建设、维护难度，直接增加了海上通信的难度。在海绵极限环境条件下，无线通信技术是能够相对稳定地提供海上通信业务的一门技术，从现有的无线通信技术出发，建立海上无线通信系统，对提升海上通信的可靠性有着重要意义。按照无线通信的基本要求，海上无线通信系统的建设，必须确保各种极限条件下信号的稳定传输，确保用户能够及时与控制中心取得联系，同时具备稳定接收、执行指令的能力。本文围绕海上无线通信系统的应用展开讨论，在简要分析宽带无线网的基本概念、特征的基础之上，对宽带无线网在海上通信的实际应用进行分析，以供参考。
关键词：海上通信；宽带无线网 ；搜救系统；灾害探测
引言
在航运事业取得良好发展成果的背景下，海上通信技术的应用，以及通信系统的建设引起了各个航运企业的关注。从航运企业的建设实践来看，一方面，在引入新的通信技术与设备以后，水陆通信的融合有了必要条件，船舶航行状况的实施监控也有了相对方便的工具；另一方面，稳定的、高效的海上通信系统，对海上运输相关数据的传输有着重要意义，尤其是海上气候条件等相关信息的传递，是保障航运安全的关键所在。在通信需求的刺激下，海上通信系统的效率与可靠性，成为评估其运行能力的重要指标，而无线通信技术对海上通信的重要意义也逐渐显现。
1 宽带无线网概述
宽带无线网在海上无线通信系统中具有重要应用，又称全球微波互联接入，其英文简称为WiMAX。宽带无线是近年来兴起的一项接入技术，其核心是IEEE 802.16系列宽频无线标准，具备高速连接、Qos保障等功能。宽带无线网在海上通信领域的应用时间相对较晚，但从其现有的应用经验来看，宽带无线网具有以下优势：（1）传输距离远，其理论最远传输距离可达到50公里；（2）采用OFDM技术，编码调至技术具备自适应调节能力，抗干扰能力突出；（3）发射功率可随信道的变化自适应调节，有效兼顾了接入速率与覆盖范围；（4）采用无线方式接入宽带，可选择固定终端与移动终端，使用过程相对灵活；（5）系统容量大，单个基站能够同时为多个对象提供通信服务；（6）系统的安全性与可扩展性较强，能够对多种类型数据的传输提供支持与必要的安全保障。在海洋经济进入黄金发展时期以后，海上业务的多元化发展，以及海上通信服务被提出的新要求，均客观反映了宽带无线网应用的重要意义。尤其是在解决船舶的导航问题、船岸的信息化管理、远程海事的监管以及海上应急联络等问题时，宽带无线网提供的功能，能够有效实现既定的目标，为海上通信提供稳定的保障。但要确保接入宽带的质量，最大化宽带无线网的技术优势，通信系统的建立就必须慎重对待以下难题：（1）无线网络中的节点布置只能考虑现有的固定位置，如灯塔等，网络部署方案的设计者必须根据实际条件合理设计网络架构；（2）海上环境的湿度较大，且容易受到气候条件突变等因素的影响，网络节点处布置的设备、设施必须具有较强的防水、耐腐蚀以及抗震能力，并在各种可能的极端条件下正常运行；（3）海上设备、设施不能通过有线电源供电，有效解决网络节点各类设备、设施的供电问题，对无线通信网络的稳定运行有突出意义；（4）海上无线宽带网络在硬件需求以及结构等方面都有一定的特殊性，陆地环境中的网络协议并不适用，根据海上环境的差异合理设计网络协议，是海上通信实现无线网接入面临的重要挑战。
2 宽带无线网在海上通信中的应用实践
2.1 海上搜救系统的建立
海洋环境复杂多变，气候条件突变，以及其他不可预见因素的出现，都可能酝酿成严重的海上险情事故，而完善的海上搜救系统，是提升海上险情事故抢救效率的必要条件。从既往的发展实践来看，缺乏可靠的海上搜救系统，在事故发生时不能第一时间获取与海上险情有关的信息，不能及时对险情做出响应，将带来严重的经济损失与人员伤亡。尤其是近年来船舶趋向于大型化，海上险情带来的损失以及其他隐患难以预估，建立并完善海上搜救系统，具有其必要性与迫切性。结合既往海上险情事故的处理经验，在突发因素的作用下，常规的通信设备很容易出现不能正常使用或者通信质量差等问题，而搜救现场的统一指挥以及现场、搜救中心的可视化交流，都需要有稳定的信道与数据传输质量，宽带无线网具备出色的抗干扰能力以及自适应调节能力，对海上多种极端条件有着显著的适应能力，可切实保障险情期间的通信质量。因此，以宽带无线网为技术基础，构建海上搜救系统，具有一定的可行性。为最大化宽带无线网的优势，促使其为海上搜救工作提供高质量的“业务”，在规划设计阶段，宽带无线网技术体系之下的现场视频以及图像传输、搜救人员与搜救中心的语音沟通等都应当纳入考虑范畴。目前，海上救援相关应急通信设备的研发，以及宽带无线网在海上救援系统建设中的深度应用，为海上应急通信提供了重要的技术支持。依托气象信息的实时发布、海上灾害天气预防预报体系的建设等优势，我国海上搜救工作的开展取得了突破性的进展，而宽带无线网技术在搜救系统建设中应用的价值也得到了充分体现。
2.2 海洋灾害探测工作的开展
与陆地环境不同，海洋环境的气候条件、地形条件等相对复杂、多变，对海洋资源采取的一系列开发、利用工作需要充分考虑到海洋环境的复杂性。不仅如此，海洋环境的变化，以及海洋灾害的出现，与航运安全有着密不可分的联系，采取有效的通信技术获取与海洋环境变化、海洋灾害发生相关的信息，对海洋灾害进行预测、预报，具有重要的意义。从目前航运事业的发展需求来看，完善灾害探测工作机制，建立能够高效运行的预测、预报体系，由陆地指挥中心对探测系统传回的数据进行实时分析、监测，是海洋灾害探测工作的创新重点。受环境多变等因素的影响，常规的通信技术很难在灾害探测工作中发挥作用，要切实保证其通信质量与效率，就必须充分利用宽带无线网的优势，减少海浪、降雨等外界因素对通信过程的影响，切实保证灾害探测工作的开展以及相关数据的实时传输。
2.3 海上船只的无线通信
海上多艘移动船只的通信是海上通信的日常业务之一，由于通信场景的特殊性，无线通信技术的应用成为首选通信技术。从目前的通信技术来看，海上船舶之间的无线通信主要呈现出网络全向高宽带、网络自愈合能力强、网络拓扑可任意变形、完全自组网等特征，而相关无线通信设备的研发，则为船舶之间的通信提供了相对稳定、便捷的工具，尤其是应急通信方面，无线设备提供的支持，大幅加强了船舶之间的通信。以Mesh无线自组网设备为例，该设备在宽带无线网的基础上，搭建了适宜用于海上通信的无线应急通信系统，相较于传统的设备，Mesh设备具有以下优势：（1）快速组网功能，在设备正常开机以后，操作者不需要进行网络规划、配置等工作，设备即可自行搜索附近的其他设备，其他节点加入后会以恰当的方式实现网络融合，整个通信网络的运行没有固定的中心，不依赖任一节点；（2）网络传输可靠，设备对复杂环境的适应能力较强，在海上极端环境中也能够稳定的实现通信功能以及数据业务功能，若所在节点因为某些突发因素而中断，设备会自行重新选择链路，以确保数据、通信业务的顺利开展；（3）可扩展性强，允许新设备的接入，当单一节点处在覆盖范围之外时，可通过合理设置中继点的方式，让该节点具备接入网络的条件。从该设备的特征不难看出，完全自组网的优势在于整个无线通信网络的构建过程不需要借助中心点，其自主搜索、自主调节功能，也给船只之间的无线通信带来了便捷。
2.4 海上养殖的无线监控
海洋资源的开发是海洋经济发展的重要方式。在市场需求的刺激之下，海产品的经济价值逐步提升，海上养殖成为资源开发的首选路径，但养殖实践中，养殖场被盗的现象比较普遍，单纯采用传统的方式对海上养殖进行监控，需要花费大量的时间与人工成本，且最终的收益与付出不成正比。对海上养殖采取全程监控，是有效遏制养殖场被盗问题的重要方法，但海上养殖场一般具有宽阔、规模大等特性，常规的视频监控安装方案存在较多的技术性难题，如布线施工、设备的后续维护等。对此，养殖场可考虑利用宽带无线网技术布置无线监控系统，根据养殖场的规模以及视频监控需求等合理选取市售的无线监控设备，并充分利用无线自组网技术构建海上无线通信系统，实现整个养殖场的无线监控。从实践效果来看，依靠宽带无线网组建的无线监控系统，具有实现过程简单、运行高效等特征，能够显著提升海上养殖场的安全防范能力。但要切实发挥无线监控的技术优势，合理降低养殖场监管的时间、人工成本，监控系统的布设必须持续关注网络节点的布置以及设备供电问题的解决等，并在权衡各项要素以及变化因素的基础之上，合理选取网络节点，提升无线监控系统的运行效益。
3 结语
海上通信的质量与效率受到若干因素的影响。在海洋经济持续向好发展的过程中，以船舶通信、海上监管、养殖场监控、海上救援等为代表的海上通信需求，给海上通信系统的构建提出了严峻考验。针对远程海事监管、海上救援等活动暴露出的问题，以及海上环境复杂性对通信质量带来的负面影响，宽带无线网提出了有效的解决方案，依靠无线网技术构建无线通信系统，借由该技术在接入网络以及自组网等过程中的优势，提升海上通信质量，对相关通信需求的满足有着重要意义。从当前的应用实践看，宽带无线网在海上救援、海洋灾害探测、移动船只的通信以及海上养殖的监测等多个领域获得了重要的应用，而相关设备、技术对海上通信业务的开展提供的支持，以及用户需求的有效满足，为宽带无线网的深度应用、推广应用奠定了重要基础。未来，宽带无线网将持续应用于海上通信，并为通信网络的全覆盖、通信质量的提升贡献力量。
参考文献
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