王鵬輝
       海警總隊第六支隊  青島市 266000
       摘要：海洋通信的發展受到環境以及施工條件等多種因素的影響，海洋環境的復雜多變，以及通信相關基礎設施建設難度較大等現實條件，大幅增加了海洋通信的發展難度。近幾年來，我國海洋經濟得到快速發展，相關產業對海洋通信提出的需求，以及海事活動的日趨頻繁，深刻反映了大力發展海洋通信的重要意義與迫切性。基于此，本文圍繞海洋通信的發展展開討論，在簡要論述現階段海洋通信的發展現狀及問題的基礎之上，對海洋通信面臨的時代挑戰進行分析，并就如何推動海洋通信的高質量發展提出幾點建議。
       關鍵詞：海洋通信；發展現狀；技術動態
       引言
       2013年，我國政府提出“一帶一路”發展戰略，海上絲綢之路戰略的提出與實施，對海洋通信行業的發展帶來了重要挑戰。以推動海洋經濟的發展、滿足海事活動開展的客觀要求為目標，海洋通信行業的發展現狀以及現階段面臨的技術瓶頸受到了全社會的廣泛關注。從客觀實際來看，海洋通信行業的發展與海洋環境之間存在密切的關聯，受客觀條件的限制，海洋通信的發展滯后于陸地通信，通信環境的復雜多變，以及配套基礎設施建設的難度偏大，諸如此類的問題都給技術研發、系統建設等工作帶來了巨大挑戰。而在學術研討領域，汲取國內外的先進經驗與技術成果，研發新一代的通信技術，提升海洋通信的質量與建設水平，是學術界備受矚目的焦點。
       1 海洋通信相關概述
       “一帶一路”戰略的實施與海洋通信的發展存在密切關聯，在研發、應用新一代通信技術的基礎之上，逐步完善海洋通信相關基礎設施，能夠為海域通信提供可靠的支持。目前，海洋通信網絡存在不同類型，常規網絡主要包括無線通信、衛星通信、岸基移動通信等若干不同的系統，各類系統的通信存在以下問題：（1）通信帶寬的高低存在差異；（2）有明顯的覆蓋盲區，不能做到無縫、可靠覆蓋；（3）通信制式不兼容；（4）管理機制存在一定的缺陷，管理效率與質量偏低。針對上述問題，部分學者、海洋通信的從業人員開始探索海洋通信網絡的完善方案，以海洋活動的實際需求為導向，充分調研海洋通信的發展現狀以及國外的通信技術，致力于海洋開發、探索的縱深發展以及海上信道模型的科學設計。
       2 我國海洋通信的發展現狀
       目前，我國的海洋通信系統主要由若干不同的子系統組成，如以陸地蜂窩網絡為基礎建立的岸基移動通信系統，充分利用衛星通信支持構建的海洋衛星通信系統等，各個子系統之間的密切配合，基本實現了我國海域全覆蓋通信網絡的建設。從通信系統的應用效果來看，現有的技術、設施、設備能夠有效保障近海、遠海的日常通信，在海洋開發與探索、海洋環境監測等領域也有著重要應用。
       海上無線通信技術是保障海洋通信、實現無縫覆蓋的重要技術，我國常見的無線系統主要有NAVTEX、MF/HF、VHF、AIS等。從適應性角度分析，無線通信技術的通信成本相對較低，在必要設備、設施的支持下，即可在海域內方便地使用通信設備，該系統能夠基本滿足近海、遠海以及近岸的覆蓋要求，但無線通信的質量很容易受到氣候條件的影響，海洋環境的復雜多變也會對實際的通信質量產生明顯影響。此外，無線通信系統使用窄帶通信，這直接限制了高速數據業務的開展。
       海洋衛星通信系統的核心是衛星系統，海洋衛星系統一般包含多種不同的功能系統，在此基礎上搭建的海洋通信系統在功能以及業務等方面也存在明顯差異。例如，BDS是我國自主研發的衛星系統，其特有的短報文通信功能，為多種新型海洋通信服務的開發與實踐應用提供了相對可靠的支持，船位識別、無源定位、授時服務等功能的實踐，為海洋衛星通信系統在海洋通信領域的發展、普及提供了重要條件。而從實際應用過程來看，海洋衛星通信在通信距離醫家通信質量等方面有著相對顯著的優勢，但其應用成本相對比較高，相關設施的運營、維護成本，是衛星通信系統研發、應用環節必須重點考慮的內容。
       從整體視角來看，我國現有的通信技術能夠基本滿足近海、遠海以及近岸的覆蓋要求，各項常規通信需求的實現以及相關業務的開展也都具有穩定的支持，但也存在明顯的問題：（1）各項通信技術的應用仍然處于較低層次；（2）全海域的穩定覆蓋仍然存在技術難關；（3）寬帶接入的流暢性不足以及傳輸距離的限制；（4）各子系統處于孤立狀態，沒有從海洋通信的角度制定各子系統的協調管理機制；（5）設備、設施的運營與維護成本問題。明確當前時代我國海洋通信發展面臨的挑戰，從國外先進的海洋通信技術中汲取經驗，結合我國海洋通信環境與發展需求，制定新一代海洋通信技術的研發方向，具有重要意義。
       3 我國海洋通信面臨的時代挑戰
       3.1 新型通信網絡架構的設計
       在“海上絲綢之路”戰略的指引下，構筑海域互聯互通通信網絡，是新型貿易道路建設的客觀要求，同時也是通道價值、戰略安全的重要體現形式。通信網絡架構的設計，對互聯互通網絡的建設有著重要的指導性作用。以南海地區為例，從地理位置與戰略格局的角度分析，南海占據中心樞紐地位，明確無縫覆蓋、高效運行無線通信網絡的建設需求，提出與南海地區的海洋通信環境相吻合的新型海洋通信網絡架構，對南海地區互聯互通網絡的建設有著重要價值。而新型架構的提出，需要關注島礁數量較多、分布較廣等地理特點，采取有效的措施來規避可能影響到通信覆蓋范圍以及通信質量的負面因素。進一步分析，在通信鏈路的遠端，可選取船舶組成的遠海艦船編隊、5G通信技術、陸地地面控制中心構建遠海通信鏈路，并在鏈路途中的島礁建設永久性的通信設施，為遠洋通信提供通信保障。而為了切實增強通信業務的實際能力與效果，相關技術人員還應當重視地面通信技術的創新研發，充分依托陸地通信網絡的優勢，結合現有的海洋通信技術，滿足遠海通信需求，彌補現有的海洋通信網絡在遠海通信方面存有的缺陷。在上述網絡架構的基礎上，綜合利用無人船、海上浮島以及衛星等中繼節點，建立高速寬帶鏈路，能夠進一步增強通信鏈路的可靠性，但整個設計的實現需要解決若干技術型難題，如無線系統的容量，降雨衰落與大氣吸收的負面影響，波頻段對應的干擾源等。從長遠角度分析，只有結合所在海域的實際情況，提出適應性更強的通信網絡架構，充分利用現有的技術與資源優勢，建立無縫覆蓋網絡，才能為海事活動的開展提供可靠保障。
       3.2 海洋通信信道模型的建立
       信道模型的建立在通信鏈路搭建過程中處于重要地位，從海洋通信環境里來看，海洋環境的復雜性，尤其是氣壓、波浪等不可預測因素的存在，會大幅增加信道模型建立的難度，積極而對海洋通信的效率、質量產生不同程度的威脅。目前，海洋信道模型的建立受到了學術界的高度重視，從典型海洋信道模型出發，對通用模型進行仿真分析的文獻較多，其中有部分文獻就海洋濕度、波浪等對傳輸信道的影響進行了分析，這為信道建模提供了有效的參考信息。而從現階段海洋通信面臨的實際挑戰來看，大氣波導效應以及微波散射的實踐應用備受關注，充分利用微波散射以及大氣波導效應實現超視距通信，能夠有效改善海洋不可預見因素對海洋通信帶來的干擾作用。其中，大氣波導效應的核心原理是大氣折射率隨海洋環境的變化而產生的改變，在海面高度發生變化的過程中，海洋環境的風速、濕度等會出現一定幅度的改變，并由此引起大氣折射率的變化，當折射率符合一定的條件以后，就會產生大氣波導現象。針對大氣折射率與大氣波導效應之間的關系，有研究根據二者之間的變化關系以及波導效應的形成機理將其劃分為四種不同的種類，如海水大量蒸發引起的蒸發波導，該波導效應是海洋環境中常見的一類大氣波導，尤其是在海平面上方0～20m范圍內，蒸發波導的出現概率相對較高。對于大氣波導效應的應用，目前主流的研發方向是結合雷達的應用實踐，最大限度發揮其在信道模型建立方面的積極作用，繼而推動海洋通信技術的革新。
       3.3 海洋通信協同管理機制的構建
       海洋通信各個系統處于相對獨立的狀態是目前我國海洋通信發展的難點之一，從全覆蓋網絡構建視角分析，內部系統過于獨立以及整個運營過程中缺乏高效、協同管理機制，系統各部分的應用效益以及實際效率均可能受到影響，而這也是海洋通信技術的應用停留于表淺層次的重要原因。在海洋通信發展的新時期，管理機制層面的缺陷勢必會對業務創新以及能力提升形成顯著的阻礙作用，完善管理機制，加強網絡資源的有效整合與利用，構建高效、統一的通信網絡，是破除現有技術瓶頸的重要方法。對此，相關管理人員應考慮從美國的GIG等理論以及管理體系中汲取經驗，結合我國海洋通信管理實踐以及現行管理機制暴露出的短板，以增強各個子系統之間的聯系、最大化通信系統的應用效益等為導向，健全、創新管理機制。在構建協同管理機制的過程中，不同通信業務之間的差異性以及業務相關的網絡資源，應當作為設計、決策的重點。以船舶之間的通信為例，在既往通信技術的基礎上，引入VANET，能夠有效提升實際通信效率；在蜂窩網絡不能正常運行的情況下，采用衛星通信技術能夠進一步增強通信的可靠性；而將各類網絡技術進行綜合利用，輔助完成定位、遇險求救、導航等多種通信服務，則是充分利用現有網絡資源的重要體現。
       4 結語
       目前，我國海洋通信的發展整體滯后于陸地通信，在相關通信及時的支持下，近海、遠海以及近岸的通信需求基本得到滿足，通信設施的逐步完善，以及通信網絡的健全，為多樣化服務的開展提供了可靠條件，但現有海洋通信系統離海域的無縫、高效全覆蓋目標還存在一定的差距。在新的時代挑戰下，我國海洋通信網絡的建設必須重視現有通信系統的短板，包括應用層次低、缺乏有效的管理機制等，通過短板分析以及發展形勢的預測，制定有效的優化建議，設計新型海洋通信網絡，對我國深藍戰略的實施有重大意義。
       參考文獻
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