珠江口水域 浅谈珠江口水域的水上VHF频率应用优化

　　摘 要：由于目前珠江口水域的水上VHF应用中存在着盲目使用大功率发射、不分区域使用全向天线覆盖和扩大频率使用范围等问题，使得珠江口水域的水上VHF频率应用出现了不协调的情况。本文从优化水上VHF频率应用的角度，提出统一协调水上VHF频率使用，加强新技术应用以及加强地方无线电管理部门的监管作用等措施，希望对珠江口水域的水上VHF频率合理应用起到一定的参考价值。
　　关键词：珠江口 水上VHF 频率 优化
　　 1.背景
　　水上VHF通信在船舶交通管理、安全信息播发以及遇险搜救等工作中扮演着不可或缺的角色。目前，珠江口水域的部分水上VHF系统的频率使用的情况如表1所示。
　　近年来，珠三角地区VTS系统的规模不断扩大，珠江口水域的水上VHF频率资源紧张、频率使用方式不合理等各种弊端逐渐显现。
　　 2.目前珠江口水域水上VHF频率应用存在的弊端
　　2.1水上VHF频率需求与资源的矛盾
　　目前在珠江口水域已建成并投入使用的水上VHF电台的单位已不下十家，但是划分给水上VHF使用的频率数目十分有限。因此，沿用传统的每个水上VHF使用单位都划分一些独用的水上VHF频率变得越来越困难，同时也给这一地区新增水上VHF使用单位造成了很大的阻碍。例如，在珠海VTS系统划分水上VHF频率时，就曾为选择合适的频率而大费周章。
　　2.2水上VHF频率存在的不规范使用现象
　　由于缺乏统一协调，目前珠江口水域的水上VHF频率使用存在着许
　　多的不规范之处。
　　2.2.1擅自改变水上VHF频率使用范围
　　根据无线电使用管理的有关规定[7]，使用者须按照频率申请时的要求在规定的范围内使用获得批准的无线电频率。
　　但在珠江口水域的实际操作当中，往往存在着私自扩大原先申请的VHF频道的使用范围或者功率。例如原本申请用于A区域的VHF频道，结果被私自应用于A和B两个区域了，或者是A区域的频率被运用于B区域。这样就极有可能会给其他的VHF系统带来干扰。同时，这也会给水上VHF频率管理部门的规划和管理工作带来很大的困扰，因为这些扩大了的水上VHF频率再被批准给附近的其他单位使用时就会产生同频干扰问题。
　　2.2.2使用未经归口管理单位批准被水上VHF频率
　　这种情况属于完全违反了我国相关的无线电管理法规制度。但是在实际操作中，这种现象往往还是存在的。例如，某些单位可能在监听一些地区的VHF使用情况后发现某一水上VHF频率使用率较低，比自己现有使用的频率的可用性更优，便私下使用该频率。
　　这一现象也会导致其他的使用单位在应用无线电主管单位批准的水上VHF频率时，发现同频干扰严重。这时也会给两家单位的正常工作带来不利影响，造成时间和其他资源的浪费。
　　2.3水上VHF频率的使用方法陈旧
　　长期以来，珠江口水域的水上VHF系统沿用一些相对陈旧的应用方法。其主要表现在以下几个方面：
　　（1）片面强调VHF系统岸台的覆盖范围
　　长期以来，在水上VHF系统的规划设计当中，传统的观念主要是强调VHF岸台的信号强度和覆盖距离，而缺乏考虑与周边的VHF系统兼容的问题。比如说，在目前使用的岸台当中基本上都是用50W的全功率进行工作，同时又缺少对VHF覆盖范围的实地测试，这就容易导致VHF岸台的覆盖距离过远，导致干扰本处于合适间隔之外的其他VHF系统运行。
　　（2）VHF系统无频率复用，频率利用率低下
　　由表1可以看出，目前的珠江口水域的水上VHF系统基本没有进行频率复用，主要是每个使用单位独自占用划分几个水上VHF频率。这种使用方式在频点资源充裕，VHF系统密集度小的地区很适用，因为其简单易行，也不会造成什么不利影响。
　　但是，在珠江口水域这种方式就显得无法适应，因为在这片水域集中了两岸三地大量的VHF系统。例如，在实际应用当中，我们经常可以看到一个VHF频率的使用范围可以绵延上百公里。这就导致这个频率无法再划分给珠江口水域的其他单位使用。因此，通过简单地频率独立划分使用又互不干扰，这是难以实现的，因为就可预见的将来而言，珠江口水域的VHF系统还将会继续增加。
　　（3）VHF系统覆盖方式单一，天线应用缺乏灵活性
　　目前在珠江口水域的VHF系统中，最常见的覆盖方式就是采用全向型的天线进行全向覆盖。但由于珠江口水域的地理区间狭小，VHF站点密布，动辄全向覆盖又兼大功率发射，辐射范围难免会超出自己的监管区域，对其他系统造成干扰。
　　
　　 3.针对珠江口水上VHF频率应用优化的建议
　　针对珠江口水域水上VHF频率应用存在的上述问题，本文分别提出相应的应对措施与建议。
　　3.1 加强水上VHF频率管理
　　对于无线电频率的管理，我国制定了完备的法律法规予以规范并设有专业部门进行管理。如何发挥这些法律法规以及监管部门的作用，使得珠江口水域的VHF频率得到充分的应用，取得更好的使用效果，需要从以下几个方面入手。
　　3.1.1完善水上VHF频率的归口管理
　　按照水上VHF频率归口管理部门交通运输部无线电管理委员会的规定[3]，使用水上VHF频率，首先需要获得交通运输部无线电管理委员会的批准。然后，使用单位需向所在地方的无线电管理部门备案。完成这些程序后，方可按照相关获准条件，在规定的范围内使用符合要求的VHF频率。
　　因此，我们需要在珠江口水域严格执行这项管理规定，消除不规范使用VHF频率给地区内的其他VHF系统造成干扰。同时，在珠江口区域的各个VHF使用单位也应自觉地遵守相关的无线电管理法律法规，避免由于自身的违规行为给本区域的VHF应用造成不利影响。
　　3.1.2充分发挥地方无线电管理部门作用
　　根据《广东省无线电管理条例》的相关规定[4]，各地市的无线电管理部门负责本行政区域内的无线电管理工作，这包含了无线电频率使用的备案、台站管理以及对违规使用无线电频率的查处等。
　　由此可知，作为由交通运输部无委审批的水上VHF频率，同样也需要接受地方无线电管理部门的监管。因此，我们需要在珠江口水域这一VHF系统密集区加强地方无线电管理部门的监管力度，及时发现违规使用水上VHF频率的现象，并及时予以处置和纠正。只有这样，才能有效地遏制这些不规范应用，才能维护好珠江口水域的各VHF系统正常运行。
　　3.1.3建立珠江口水域VHF频率应用协调机制
　　由于珠江口水域地理位置的特殊性，该区域的水上VHF频率规划与管理涉及到广州、东莞、珠海、深圳以及香港和澳门特别行政区等等。因此，本地区的VHF频率应用需要统一协调，统一进行频率规划、管理和监控。这就需要负责水上VHF频率管理的各个主管部门间建立沟通机制，统一部署，制定共同管理机制。
　　3.2创新水上VHF频率应用方式
　　上述建议只是从执行相关的无线电管理的法律法规方面提出建议，减少人为造成的各VHF系统间的干扰和制约。但是，要从根本上解决水上VHF频率资源不足，满足珠江口水域各个VTS系统对VHF频率的需求，必须要通过创新的技术改进、科技的手段才能治本。
　　（1）精确控制水上VHF频率覆盖范围，避免干扰邻近VHF系统
　　目前的水上VHF应用，一般在规划与设计阶段只是基于无线电自由空间传输模型进行简单的估算即将使用的VHF频率的覆盖范围。通过大量的实验证实，视距传输损耗不等同于自由空间传播损耗的[1]。因此，为了避免在VHF系统的设计中产生过大的误差，一般采用ITU-R P. 1546-3建议书对水上VHF频率传播的预测模型将会更为准确。
　　通过精准预测水上VHF频率的传输距离与系统余量，可以更好地设计水上VHF系统的覆盖范围，减少对邻近VHF系统的干扰。当然，仅仅是基于理论的预测是不够的。在水上VHF电台设立之后，应当及时进行覆盖范围的实地测量，再根据实际的测验情况对VHF电台的发射功率或者天线进行精细调整。这样可以使得水上VHF真正地满足设计和实际使用的需求，且杜绝对相邻系统的干扰。
　　（2）合理设计水上VHF的覆盖方式，减少盲目辐射和接收无线电波
　　目前在珠江口水域的水上VHF应用，广泛采用全向覆盖方式，其包含了全向发射与全向接收无线电信号。这样的覆盖方式既会向非需要区域辐射无线电波，也会接收到非要区域的无线电干扰，如陆上的无线电波。
　　实现全向覆盖的最常用天线类型是鞭状天线。鞭状天线的方向性为不可调。在珠江口水域水上VHF应用单位密集的情况下，不区分场合地使用鞭状天线可能会给水上VHF的覆盖带来极大的困难，也容易给其他的使用单位造成干扰。例如，在珠江口水域VHF系统密集的情况下，鞭状天线的普遍应用会使得频率复用几乎无法运用。
　　根据相关的研究可知[1]，四环阵天线和八木天线等这类方向性的天线，由于其高增益特性，在采用较小的发射功率条件下即可覆盖鞭状天线要用更大的功率才可以覆盖的范围。同时，在需要特别控制辐射角度的地区，配合角反射器应用可以更好地实现本地区的无线电覆盖，且不会干扰临近的VHF系统。
　　（3）引入蜂窝技术，增加水上VHF频率利用率
　　蜂窝技术已经广泛应用于个人数字移动通信系统当中，通过这一应用技术，可以运用少量的GSM频率满足了较大地区的频率。如图2所示[2]，通过运用频率复用技术，只需7个频率即可满足整个21个区域的通信需求。
　　由表1可知，目前珠江口水域基本上没有进行频率的复用。如果基于蜂窝技术的频率复用能够运用到水上VHF无线通信业务中来，将会极大地提高水上VHF频率利用率。
　　蜂窝技术的关键在于控制单个基站的辐射范围，这就涉及到两个方面的因素：控制发射功率和运用方向性天线。首先要做到合理设置发射功率，实现每一个频率覆盖合理距离，在满足安全距离后进行频率复用。例如，在珠海VTS系统中，通过多次呼叫测试，将VHF13频道的发射功率由50W优化成20W。使用这个发射功率后，珠海VTS系统既可以满足在本单位的通话需求，又减少对临近VHF系统干扰的可能性。
　　其次是合理配置和运用方向性天线，尽可能做到只对本地区的水域进行覆盖，避免对相邻VHF系统覆盖区域的干扰。例如，在特定区域使用方向性天线只对自己的监管区域进行覆盖，这样即可以充分满足港区大量的船岸通信需求，又不会对周围的VHF系统产生干扰。
　　
　　 4.结束语
　　通过对珠江口水域的水上VHF频率应用进行优化，可以有效解决当前存在的问题与困难，大幅提高水上VHF频率的利用率，减少珠江口水域各水上VHF使用单位间的干扰，达到合理规范高效使用VHF频率的目的。
　　参考文献：
　　[1]陈江彦.VHF无线覆盖优化设计与应用[J].航测技术，2008.3：14-19
　　[2]Jeffrey S. Beasley，Gary M. Miller.现代电子通信（第8版）[M]，2006.3: 456
　　[3]交通运输部海事局.交通系统无线电台（站）设置审批及水上无线电台频率和呼号的指配及船舶电台执照核发[Z]
　　[4]广东省人民代表大会常务委员会.广东省无线电管理条例[Z]，2010.12.1