VDES(甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng),VHF Data Exchange System)是針對(duì)水上移動(dòng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域中船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)的加強(qiáng)和升級(jí)版系統(tǒng),它在 2012 年國(guó)際電信聯(lián)盟世界無(wú)線電通信(WRC - 12)大會(huì)后被提出,并于 2015 年世界無(wú)線電通信大會(huì)(WRC—15)上,由 162 個(gè)成員國(guó)及 136 個(gè)國(guó)際組織和團(tuán)體共同審議確定。
VDES 集成了現(xiàn)有 AIS 功能,同時(shí)增加了特殊應(yīng)用報(bào)文(ASM,Application Specific Messages)和寬帶甚高頻數(shù)據(jù)交換(VDE,VHF Data Exchange)功能。AIS 主要用于船舶間以及船岸間自動(dòng)交換識(shí)別信息、航行狀態(tài)信息等,是保障船舶航行安全的重要手段;ASM 主要承載與導(dǎo)航無(wú)關(guān)的非安全信息,如水文、氣象等,為船舶提供更豐富的輔助信息;VDE 則負(fù)責(zé)傳輸內(nèi)容更豐富、格式更靈活的信息,大大提高了船船及船岸之間的信息傳輸速率 。?
根據(jù)研究報(bào)告數(shù)據(jù)顯示,在頻段方面,VDES 頻道范圍涵蓋 VHF 通道 24、84、25、85、26、86、27 和 28,頻段范圍包括 157.200 - 157.325MHz 和 161.800 - 161.925MHz。這種頻段配置使得 VDES 能夠在有限的頻譜資源內(nèi),實(shí)現(xiàn)更高效的數(shù)據(jù)交換。
從時(shí)代背景來(lái)看,全球經(jīng)濟(jì)一體化的推進(jìn)使得海上貿(mào)易日益繁榮,船舶數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng),船舶大型化、高速化發(fā)展趨勢(shì)明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì),過(guò)去幾十年間,全球商船隊(duì)的總噸位不斷攀升,大型集裝箱船、超級(jí)油輪等大型船舶的數(shù)量也在逐漸增多。例如,在一些重要的國(guó)際航道,如馬六甲海峽、蘇伊士運(yùn)河等,每天過(guò)往的船舶數(shù)量眾多,水域交通密度極大。與此同時(shí),危險(xiǎn)貨物裝載量也不斷增加,這對(duì)船舶航行安全提出了更高的要求。海上通信作為保障船舶航行安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其重要性日益凸顯。傳統(tǒng)的船舶通信方式已難以滿足日益增長(zhǎng)的通信需求,急需一種更先進(jìn)、高效的通信系統(tǒng)來(lái)支撐海上運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展。?
從技術(shù)需求角度分析,現(xiàn)有的船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)雖在船舶導(dǎo)航和安全通信方面發(fā)揮了重要作用,但隨著時(shí)間的推移,其局限性逐漸顯現(xiàn)。AIS 誕生于上世紀(jì) 90 年代,最初主要用于實(shí)現(xiàn)船舶相互識(shí)別和避免碰撞。然而,近年來(lái)水上數(shù)據(jù)通信需求不斷提升,AIS 逐漸承擔(dān)起船岸數(shù)據(jù)通信的任務(wù),導(dǎo)致其在 VHF 頻段的通信壓力劇增。國(guó)際航標(biāo)組織(IALA)研究表明,當(dāng) AIS 數(shù)據(jù)鏈路負(fù)載超過(guò) 50% 時(shí),將會(huì)出現(xiàn)信息阻塞等嚴(yán)重問(wèn)題,影響航行安全。例如,2012 年 12 月 18 日美國(guó)墨西哥北部灣的 24 小時(shí)數(shù)據(jù)顯示,AIS 鏈路負(fù)載高達(dá) 64%,致使 69% 的重要信息丟失。這表明 AIS 系統(tǒng)急需額外的頻段來(lái)緩解通信壓力。此外,隨著海上智能交通系統(tǒng)、海洋監(jiān)測(cè)、海上應(yīng)急救援等領(lǐng)域的發(fā)展,對(duì)數(shù)據(jù)交換的速度、容量和靈活性提出了更高要求,AIS 系統(tǒng)在這些方面的表現(xiàn)已難以滿足需求。例如,在海上應(yīng)急救援中,需要快速、準(zhǔn)確地傳輸大量的船舶位置、人員情況、救援物資等信息,AIS 系統(tǒng)有限的數(shù)據(jù)傳輸能力可能會(huì)延誤救援時(shí)機(jī)。因此,為了滿足不斷增長(zhǎng)的海上通信需求,提升船舶航行安全性和海上交通管理效率,研發(fā)新一代的海上通信系統(tǒng)迫在眉睫,VDES 系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。它集成了 AIS、ASM 和 VDE 功能,在保護(hù)現(xiàn)有 AIS 功能的基礎(chǔ)上,通過(guò)引入新的技術(shù)和頻段,全面強(qiáng)化了船舶通信的數(shù)據(jù)傳輸能力,能夠更好地適應(yīng)未來(lái)海上通信的發(fā)展趨勢(shì)。
VDES 系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋了從上游的技術(shù)研發(fā)、設(shè)備制造到中游的系統(tǒng)集成、運(yùn)營(yíng)服務(wù),再到下游的應(yīng)用市場(chǎng)等多個(gè)環(huán)節(jié),各環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)、相互影響。?
上游環(huán)節(jié)主要包括技術(shù)研發(fā)和關(guān)鍵設(shè)備制造。技術(shù)研發(fā)涉及到通信技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)、電子技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。例如,在調(diào)制解調(diào)技術(shù)方面,需要不斷研究新的算法,以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂垢蓴_能力;在衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域,要研發(fā)適用于 VDES 系統(tǒng)的低軌衛(wèi)星,確保衛(wèi)星與地面設(shè)備之間的穩(wěn)定通信。關(guān)鍵設(shè)備制造包括 VDES 收發(fā)機(jī)、衛(wèi)星載荷、天線等設(shè)備的生產(chǎn)。像 VDES 收發(fā)機(jī),其性能直接影響到數(shù)據(jù)的收發(fā)質(zhì)量,需要具備高精度、高可靠性等特點(diǎn)。目前,在這一領(lǐng)域,國(guó)際上一些知名企業(yè)如康士伯、薩博集團(tuán)等在技術(shù)研發(fā)和設(shè)備制造方面具有較強(qiáng)的實(shí)力,掌握著核心技術(shù)和先進(jìn)的生產(chǎn)工藝。?
中游環(huán)節(jié)主要是系統(tǒng)集成和運(yùn)營(yíng)服務(wù)。系統(tǒng)集成商將上游企業(yè)提供的各種設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行整合,構(gòu)建成完整的 VDES 系統(tǒng)。例如,將 VDES 收發(fā)機(jī)、衛(wèi)星通信設(shè)備、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器等進(jìn)行集成,確保各個(gè)部分之間能夠協(xié)同工作。運(yùn)營(yíng)服務(wù)則包括系統(tǒng)的日常維護(hù)、數(shù)據(jù)管理、通信服務(wù)提供等。運(yùn)營(yíng)服務(wù)商需要建立完善的運(yùn)維體系,保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和存儲(chǔ),為下游用戶提供有價(jià)值的信息服務(wù)。在中游領(lǐng)域,一些具有系統(tǒng)集成能力和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)占據(jù)著重要地位,它們通過(guò)與上下游企業(yè)的緊密合作,推動(dòng) VDES 系統(tǒng)的商業(yè)化應(yīng)用。?
下游環(huán)節(jié)是應(yīng)用市場(chǎng),VDES 系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。政府部門是重要的應(yīng)用主體之一,主要用于海上交通管理、海事監(jiān)管、海上應(yīng)急救援等方面。通過(guò) VDES 系統(tǒng),政府部門能夠?qū)崟r(shí)掌握船舶的位置、航行狀態(tài)等信息,加強(qiáng)對(duì)海上交通的監(jiān)管,提高應(yīng)對(duì)海上突發(fā)事件的能力。例如,在海上應(yīng)急救援中,政府部門可以利用 VDES 系統(tǒng)快速定位遇險(xiǎn)船舶,及時(shí)調(diào)配救援力量。企業(yè)也是重要的應(yīng)用用戶,特別是航運(yùn)企業(yè)、海洋資源開(kāi)發(fā)企業(yè)等。航運(yùn)企業(yè)可以借助 VDES 系統(tǒng)優(yōu)化船舶調(diào)度、提高運(yùn)輸效率、降低運(yùn)營(yíng)成本;海洋資源開(kāi)發(fā)企業(yè)則可以利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)海上作業(yè)平臺(tái)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。此外,個(gè)人用戶在一些特定場(chǎng)景下也可能會(huì)使用 VDES 系統(tǒng),如海上休閑娛樂(lè)活動(dòng)中的船舶通信等。?
產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間存在著緊密的合作關(guān)系。上游企業(yè)為中游企業(yè)提供技術(shù)和設(shè)備支持,中游企業(yè)通過(guò)系統(tǒng)集成和運(yùn)營(yíng)服務(wù),將 VDES 系統(tǒng)推向市場(chǎng),滿足下游用戶的需求。同時(shí),下游用戶的需求反饋又會(huì)促使上游企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí),形成一個(gè)良性的產(chǎn)業(yè)循環(huán)。