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VHF水上移动频段内的VHF数据交换系统的技术特性

期刊:ITU-R

ITU-R M.2092-1建议书是由国际电信联盟无线电通信部门(ITU-R)发布的技术规范文件,主要针对VHF(甚高频)水上移动频段内的VHF数据交换系统(VDES)的技术特性进行标准化定义。这份文件于2022年2月发布,是国际海事通信领域的重要技术标准。

文件背景

随着全球航运业的快速发展,船舶间及船舶与岸基之间的数据通信需求日益增长。国际海事组织(IMO)对通用船载自动识别系统(AIS)提出了持续性要求,传统的AIS系统已无法满足现代海上安全、导航和环境监测的多样化需求。在此背景下,ITU-R制定了M.2092-1建议书,旨在规范集成AIS、VHF数据交换(VDE)和特定应用消息(ASM)功能的VDES系统,确保其在VHF水上移动频段(156.025-162.025 MHz)的高效运行。

主要内容

  1. 系统架构与技术特性
    VDES是一个多组件系统,包含地面部分(VDE-ter)和卫星部分(VDE-sat)。其核心功能包括:

    • VDE:支持船-船、船-岸、卫星-船的双向数据交换。
    • ASM:传输与海上安全相关的特定应用消息(如导航、搜救信息)。
    • AIS:继承传统AIS的船舶标识与位置报告功能。
      系统设计需确保对AIS功能的优先支持,并兼顾频谱资源的高效利用。
  2. 技术细节

    • 频段分配:文件详细规定了VDES的信道划分(如AIS信道1/2、VDE信道1024-2086等),并区分了地面与卫星通信的专用频段。
    • 协议层:采用开放系统互联(OSI)模型的物理层至传输层,物理层定义了符号定时精度( ppm)、调制方式(如π/4-QPSK、8-PSK)及前向纠错(FEC)方案。
    • 帧结构:沿用AIS的时分多址(TDMA)帧结构,每分钟划分为2250个时隙(每时隙26.667 ms),支持自适应编码和调制(ACM)机制。
  3. 关键技术参数

    • 物理层性能:包括滚降滤波器(0.25-0.35)、信号带宽(13-150 kHz)、发射功率(6.5-12.5 W)等。
    • 编码与调制:采用Turbo编码和多种调制方案(如QPSK、16-QAM),并给出不同链路配置下的误码率(BER)和信噪比(Es/N0)门限值。
    • 频谱共享:通过功率通量密度(PFD)掩膜(如卫星下行链路PFD计算公式)确保业务间干扰最小化。
  4. 应用要求

    • 优先级管理:AIS传输为最高优先级,其次为ASM和VDE。
    • 设备兼容性:船载电台需配备多功能收发机,同时支持AIS、ASM、VDE-ter和VDE-sat功能。
    • 运行模式:支持自治、指定和轮询模式,适应不同应用场景。

附件概要

  • 附件1:概述VDES操作系统,包括卫星下行链路PFD计算、双工/单工模式选择及通信优先级排序。
  • 附件2:定义通用技术要素,如协议层结构、物理层参数(符号定时、帧格式、突发传输结构)和链路层规范。
  • 附件3-6:分别细化ASM通道、VDE地面/卫星信道的技术特性及频谱共享机制。

意义与价值

ITU-R M.2092-1建议书为全球VDES系统的实施提供了统一技术标准,其科学价值体现在:
1. 技术创新:通过ACM、Turbo编码等先进技术提升频谱效率和通信可靠性。
2. 安全增强:优先级机制保障了关键导航与遇险信息的传输。
3. 全球协作:协调IMO、IEC等国际组织的技术要求,推动海事通信标准化。

该文件的发布标志着VHF海上移动通信从传统AIS向多功能VDES的演进,为智能航运和海洋物联网的发展奠定了基础。

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