海事VHF集中控制调度指挥系统设计与实现

摘 要：VHF（甚高频）通信是海事执法、处理海事和组织施救的重要手段。统计资料表明，历年来所处理长江水域内发生的各种遇险通信中，大多数是通过VHF通信协调完成的。传统的VHF分段管理会导致管理区域的重叠，从而可能产生安全航运监管机制的混乱；同时，由于各趸船设置位置相对于VHF系统的不合理性所产生的无线电盲区也会带来船舶航运安全隐患。

本人作为项目组成员，全程参与项目设计和实现过程，承担系统的前期调研工作、VHF调度指挥的相关流程梳理，尤其是对水上安全执法流程方面进行重点调研，形成正式的工作流程，承担需求分析工作并参与后期系统测试与实施。目前，“海事VHF集中控制调度指挥系统”已完成测试并成功应用于重庆海事局的海事管理通信及搜救指挥通信。

关键词：VHF通信；集中控制；电子巡航；调度指挥

一、课题意义

随着内河航运建设步伐加快，长江黄金水道建设持续推进，长江干线的船舶交通流量也在不断增加，长江水上安全监管压力持续加大，对海事部门安全监管和应急处置能力提出了更高的要求。L江海事局将面临保障长江航运安全发展、保障干线水域交通安全通畅的新形势，同时也面临增强海事服务能力、海事监管能力、应急救助能力和通信保障能力的新要求。保障VHF通信网络的安全、可靠、稳定地运行，是提高长江海事系统水上安全监管和应急处置能力的需要。

因此，VHF调度系统升级优化的研究，有助于提高长江船岸通信网运行的可靠性，实现各调度台系统之间的相互备份，降低障碍历时，对于利用信息化网络化智能化的手段实现长江船岸通信网的集中控制和管理，从而增强海事服务能力、海事监管能力、应急救助能力和通信保障能力，都是非常必要的。

二、现状分析

目前的VHF通信系统大多是由一个远程控制中心和多个基站组成。远程中心主要是由中央控制机柜（CCU）和多个控制台组成，每个基站配备多个VHF收发信机。为了最大化VHF收发信机的收发能力，VHF收发信机通常被安装在高山或楼顶上。操作端通过微波链路[9]或专线与远程基站相连，可实现远程收发信机的控制，并且能够把收发信机接收到的信号传送回操作中心，使得操作端的人员可以通过收发信机与船舶上电台进行通信。

由于这样的VHF通信系统需要专线对模拟话音信号进行传输，其建设成本较高并且效率相对较低。另外线路不能传输数字信号、视频图像等信息，传输信息单一。更值得注意的一点，微波中继线路非常容易受到外部环境的干扰，其通信质量难以得到保证，也就极大限制了VHF通信系统的覆盖范围。此外，中央电子控制柜等设备采购成本较高，维修复杂，不利于维护。

三、 目标及研发内容

3.1 研发目标

通过对VHF调度系统的结构组成和工作原理进行研究，对VHF调度系统改造后实现以下目标：

（1）对调度台进行网络化设计，并采用IP方式实现调度台与PC主机的连接，实现调度台灵活配置（实现本地和远端多个调度台对VHF基站的控制）

（2）监控调度台和基站设备运行状况，通过远程配置、修改调度台及基站设备的参数。

（3）多个调度台之间的互为备份、连接和控制，实现点对多点的控制及互为备份。

（4） 对所有VHF基站的控制和有线转接。

3.2 研发内容

（1）干线VHF系统总体架构

系统将采用3级网络架构，把整个系统分为长江VHF通信总中心、长江VHF控制分中心、VHF远程操作终端、VHF基站，即在汉口设立长江VHF通信管理中心，在各二级通信管理局设立长江VHF控制分中心，在各通信处设立长江VHF安全通信终端，并在沿江设立VHF基站。

（2） 传输网络

① 各控制中心与下属VHF基站之间传输采用E1线路。

② 各控制分中心至长江VHF管理控制总中心之间采用IP传输线路。

③ 各控制分中心至下属远程操作终端之间使用IP传输线路。

以上传输网络的组成，依靠现有长江干线光纤传输和长江航运数据网实现。

（3） 对VHF收发信机的控制

通过在各VHF基站设置电台控制单元，实现对收发信机的操作和控制。目前VHF收发信机，通常都是操控型的，提供3类常用接口，即：

① 4线音频接口：600欧姆，4线平衡音频接口。

② 控制信令接口：提供PTT、静噪控制信令和一些开关量控制。

③ 数据接口：RS-232C接口，提供参数设置及状态监控功能，各厂家控制指令完全不同。

因此，通过基站电台控制单元将来自调度台的统一格式的指令转换成针对各不同厂家的电台专有控制指令，以此实现对各不同厂家产品的控制。

（4） 对VHF信道机MTR2000的控制

① MTR2000电台的背部面板WIRELINE接口提供4线音频接口，SYSTEM接口提供PTT静噪等控制接口，再根据MTR2000系统接口连接电台和电台控制单元，即可实现音频输入和输出，以及PTT静噪信令控制。

② MTR2000在前部面板提供RSS接口，通过RS-232C可连接PC串口，通过厂家提供的软件，可实现电台参数配置和状态监控。

③ 连接调度台：调度系统在基站配置电台控制器，提供4线音频接口和PTT信号输出，连接到MTR2000的系统接口的相关针脚，实现音频连接和PTT控制；

电台控制器提供RS-232接口[14]，可连接MTR2000的RS-232接口，实现对MTR2000远程状态监控和参数配置。

（5） 软件系统

① 无线调度：通过无线调度座席终端，系统操作员可控制辖区任意无线基站的收发信机与船舶进行CH6频道和日常水上VHF通信，可对无线通话信道进行监听、选择性呼叫、广播呼叫等通话操作。

② 录音：通过系统扩展的数字录播设备，系统可自动记录和管理每一个无线通话信道的话音。可对存储的话音进行查询、备份、删除等管理操作。

③ 定时自动区播 ：通过调度座席终端，系统操作员可自动定时或人工向其覆盖的航道水域播发气象、水位、险情等有关航行安全的话音信息。

④ 系统运行状态监测：通过管理维护终端，系统维护人员可对无线通信系统内所有收发信机、调度交换系统、传输链路的运行状态进行实时监控和管理。

四、系统基于软交换技术设计开发

目前用于国内的海事无线调度系统主要采用了基于时隙交换的数字交换技术，该技术属于上一代数字通信技术――电路交换。

VHF集中控制调度系统主要采用了基于IP网络包交换的软交换技术，该技术属于下一代通信技术――数据包交换。

采用电路交换模式的调度设备根据执行功能的不同，一般可分为以下4个功能平面：

（1）呼叫控制平面：由主CPU和呼叫处理软件组成，提供呼叫处理与控制功能。

（2）媒体（数字话音）交换平面：由64kbit/s的电路交换矩阵组成，提供媒体的承载连接功能。

（3）业务提供平面：业务提供嵌入到调度交换机的软件和硬件中，提供基本调度业务和补充调度业务。

（4）接入网关平面：由用户CPU和用户电路组成用户接入网关，可提供POTS、2B+D和V5等用户接口，用以接续用户终端设备；由中继CPU和中继电路组成中继网关，提供E1或30B+D等中继接口，用以接续外部网络；由信令CPU和信令电路组成的信令网关，为信令链路与信令网提供接续。主CPU与用户、中继、信令等从CPU之间的通信协议，采用由制造商自己制定的非开放的内部协议。

调度交换机的这4个功能平面，不仅在物理上合为一体，而且支持这4个功能平面的软、硬件互相牵制，不可分割。传统的调度交换机的业务提供在设计调度交换机方案时就定下来了。一旦产品定型，若想修改或增加某种业务，需要更改软件或软、硬件，提供新业务十分困难。

软交换技术建立在IP网络的基础上，⒖刂啤⒔换弧⒁滴窈徒尤胝4个功能平面完全地分离，并利用了众多且有开放接口的网络部件去构造这4个功能平面。因此，软交换系统是具有开放接口协议的网络部件的集合。这些网络部件可分布在IP网络中，利用标准接口协议互通互连，构成一个开放标准、分布式的体系结构。

软交换具有高效灵活、自由开放的特点，支持用户数量多、能提供强大的业务功能支撑。

软交换调度系统解决方案首先是调度系统的网络解决方案，不同于传统调度系统是着眼于节点的解决方案。

软交换调度系统解决方案还是一个软件解决方案。核心在于软交换机中的控制逻辑和网元之间的接口协议，传送层功能由相应的底层网络自行解决，不在软交换考虑的范围。

基于上述特点，VHF集中控制调度系统不仅容量大，而且布署相当灵活，运行稳定可靠。由于业务定制基于软件方案，所以对于修改调度系统的业务功能和流程也具有传统电路交换技术不可比拟的优势。

总结

本文对系统的需求、结构分析、方案设计、局部设计、实现及测试等方面进行了陈述。系统研发如期完成。

参考文献

[1]魏云雨，船舶信号与VHF通信[D]，大连海事大学出版社，2008 年 8 月版.

[2]中华人民共和国交通行业标准JT/T 624-2005海（江）岸电台中频/甚高频数字选择呼叫（MF/VHF DSC）系统维护和修理技术要求.