内河AIS基站的选址及组网方案

刘锋 广州航标处

内河AIS基站的选址及组网方案

刘锋 广州航标处

本文针对内河AIS岸基网络系统建设的特点，对建设内河AIS网络的必要性进行了分析。阐述建设内河AIS基站需考虑的因素，提出了基站选址的原则。并对如何组建内河AIS网络进行探讨，提出适合内河AIS基站选址和组网的解决方案。

AIS；基站；选址；网络

AIS；base station；location select；ionnsetwork

一、内河AIS系统建设的意义

中国已经建立了覆盖沿海水域的AIS网络系统，信号覆盖了中国沿海重要通航水域、港口。随着内河航运业的快速发展，内河通航水域的船舶数量快速增长。

为了支持辖区内河航运的发展，已经在全国内河主干航道建立了全国内河船舶自动识别系统（AIS）。随着全国内河主干航道开发和航运的发展和繁荣，必须加强内河船舶的监管手段，内河AIS系统的建成将对内河海事监管、海事事故调查、VTS管理、船舶避碰、海事救助、内河通航环境分析、港口规划等各个领域发挥重要的不可替代的作用。

二、内河AIS系统建设面临的问题

与沿海建设AIS网络相比较，内河建设AIS基站有自己的特点。内河航运通航环境不同，一般都是在水网密集区和河流的主干道。地形情况更为复杂，在水网密集区以平原居多，但在内河主干道两侧多为山区。在内河建设AIS网络由于山脉等的阻挡，对通航水域的覆盖效果一般不如沿海水域，对基站的选址也提出了新的问题，合理的基站布局和组网方案可以提高航道的信号覆盖率，减少基站数量，减少建设AIS网络的成本和以后日常使用线路的租用成本。因此对基站的布局选址原则和组网方案进行分析将是一件非常有意义的事情。

三、内河AIS基站选址考虑的因素

为了实现内河AIS基站的合理布局，确保信号在通航航道的全面覆盖，保证基站运行不受强电磁干扰，需要对基站选址考虑的因素全面的分析。以达到最好的效果，总体来说选址过程中间需要充分考虑到下面这些问题。

1、基站地址的选择和布局

AIS基站是AIS系统的窗口，负责接收船舶发送的A I S报文和对船舶发送消息，AIS基站的工作状况好坏、位置配布是否合理直接影响着AIS系统的性能发挥，AIS基站理论上接收船台报文的范围为忽略天气影响的，船舶VHF电磁波在中途没有经过电离层或海平面反射而直接被基站接收的覆盖范围。

天线高度和船舶高度单位为米，AIS基站理论接收距离单位为千米，根据上述公式计算，假设一个天线高度为50米的AIS基站和VHF天线高度为9米的船舶，该AIS基站对于接收船舶信号理论接收范围是40km，但事实上覆盖的范围比理论值要大很多。这是由于AIS信号通过电离层反射再被基站接收，从而增加了信号传输的距离。从这个理论计算公式可以得知。在船舶VHF天线高度固定的情况下，基站之间的间隔距离与基站天线的高度有关，在天线高度都为50米的两个基站之间，相距60～80千米一般就需要设立1个基站。为扩大单个基站的覆盖范围，可以增加天线的高度扩大天线的接收范围，减少基站布局的密度。

2、通信方式的选择

AIS组网的通信方式的选择，一般考虑最重要的因素就是稳定性的问题。现在AIS的实时数据已经成为VTS数据源的一部分，是水上交管依赖的最重要的技术手段之一，对AIS信号的稳定性有着越来越高的要求。AIS基站传输的数据量不大可以选择多种通信方式，电信运营商提供的SDH和MSTP电路可靠性高。可以满足AIS数据传输的要求。在无线通信中，3G卡的广泛应用，为AIS多了一种可选的传输方式。微波也是专用网络中普通应用的传输技术，可以充分利用基站的设备设施条件，选择合适的传输方式。

3、避免电磁干扰

电磁干扰也是AIS基站选址必须考虑的因素，如果在建立的AIS基站附近有与AIS信号同频段的甚高频VHF信号，将严重影响AIS基站对船舶报文的正常接收。无线电委员会已将航空无线电和航海无线电频段安全使用作为重点保障内容之一，航海使用的无线电频段归海事局管理，可以充分利用这一优势，在AIS建站时合理的规划和分配无线电频段资源。减少和避免无线电的无序使用对基站的正常工作造成干扰。

4、评估船舶数量，控制基站接收主机负载率

随着内河船舶安装AIS设备的数量越来越大。目前已经要求内河300吨级以上的内河船舶都需要安装AIS。在水网密集通航条件好的地区，特别是内河港口区域船舶数量比较大，需要充分考虑基站的负荷，根据已有基站的测试。一般基站接收的船舶保持在400艘，基站R40主机的工作负荷在40%以下为宜，否则会应接收船舶数据量过大造成基站负担过重，造成基站接收主机工作不稳定。

四、内河AIS的组网方案

图1 辖区中心基站组网图

图2 海区中心辖区中心组网图

图3 微波传输方式的连接图

内河AIS的站点一般都集中于内河航道的两旁，沿航道的走向分布，在非水网区的内河航道，要完成整个航道的信号覆盖，必须在航道上按基站的信号覆盖范围沿航道建设AIS基站，为了使基站数据传输到辖区中心，最终达到各使用用户。通过合理的组网方案，可以提高稳定性，降低维护成本和组网的费用。

1.AIS组网的网络结构

AIS系统的建设和组网中，一般以辖区中心作为管理基站的单位，一个辖区管理3～8个基站，通过基站管理服务期对各基站进行管理，基站可以直接和辖区中心建立连接线路。也可以基站之间互相连接，数据通过同一条电路至辖区中心。拓扑图如图1，接收天线接收船舶播发的AIS报文，发送播发的AIS 信

息。通过R40主机转为报文编码格式，无线电信号通过R40主机编码后通过IP网络存储到数据库服务器。数据服务器存储各基站接收的AIS报文数据，通讯服务器对数据的访问和分发进行管理。

辖区中心数据可以直接送给所需要的用户，用户接入通信服务器，实时的接收动态更新的AIS信号，也可以通过专线传给海区中心，数据进一步集中，海区中心汇总各辖区中心数据，提供集中的数据备份和管理。通过应用推广服务器将数据分发至各使用用户。为保证AIS网络的安全性，可以通过网络隔离设备对AIS网络和应用推广网络隔离，将数据从AIS网络导入推广应用网络，在转发数据。

2.传输介质的选择

在基站之间或基站辖区之间的电路连接可以采用固定线路传输的SDH、MSTP专线，具有可靠性高，稳定性强的特点。在租用电信运营商的基站，因为电路接入点和基站同址，租用专线比较适宜。

因为基站地址高度越高，接收信号效率越好，基站选址在航道两旁高处，有利于扩大AIS信号的覆盖面。高处基站之间通常没有阻挡，在一些可视的基站之间建设微波专线是比较理想的。如图3中，基站A、基站B、基站C选址在高处时，可以通过微波的方式传输数据，基站A、基站B、的数据先传输到C，在通过专线或微波传输到辖区中心。而且微波只有链路架设的成本，日后的使用维护中不需要链路的租用费用，成本相对低廉。

随着电信运营商3G网络的覆盖面逐步扩大，基于3G的应用越来越多，3G的带宽达到2M以上，完全能足AIS数据传输要求，用3G传输AIS数据也是一种选择，只要有3G信号的地方，就可以使用3G卡来传输数据，用3G作为传输介质，可以得到广泛的应用，解决交通不便基站的通信问题。

五、结束语

随着内河航运的快速发展，内河AIS的覆盖面也将越来越大，为内河航运安全保驾护航.内河AIS系统的建成将对内河海事监管、海事事故调查、VTS管理、船舶避碰、海事救助、内河通航环境分析、港口规划等各个领域发挥重要的不可替代的作用。

In this paper, the necessity of freshwater network construction was analyzed according to its characteristics. The factors which need to be considered in the freshwater AIS base station constructions were described and principles for base station location selections were also proposed. A further discussion for freshwater network construction was presented, then an detailed solution for freshwater AIS base station location selection and network construction was proposed.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.055