这五项新技术，让远洋船员轻松享受宽带上网服务

2020年,商船三井(MOL)旗下的干散货船“MV Wakashio”轮在毛里求斯海岸附近搁浅并造成严重泄漏,不久前,MOL在一份报告中解释,该轮船员将船舶航迹从毛里求斯海岸的22海里更改为2海里,试图在事故发生前到达“手机通讯范围内”的区域“蹭网”。这种极不专业、不安全的行为须被谴责,但也说明了海上网络通讯的不便利。

所幸,越来越多的创新技术正在进入海上通信领域,以实现更快的实时数据传输及具有更高清晰度的影像服务。尤其当新型冠状病毒引发的肺炎疫情在全球爆发之后,船员和航运企业的陆上员工迫切地需要对接实时数据和最新信息,可以说,在船与岸之间建立快速、可靠、安全的连接从未像现在这样重要。

近期,业内专家列举了5项正在改变海事通信的新技术。

LEO VSAT(低地球轨道甚小口径卫星终端)

未来一年左右,全球将有多个低地球轨道(LEO)卫星参与海上通信,为船舶甚小口径卫星终端(VSAT)提供V、Ku和Ka波段连接,LEO VSAT将比现有地球静止卫星VSAT或铱星LEO L波段VSAT具有更好的接入和传输速度。

埃隆·马斯克(Elon Musk)创办的SpaceX是第一个着手进行相关项目的公司,该公司已为其“Starlink”项目发射了低轨卫星。截至2020年11月份,SpaceX发射的卫星总数超过800颗。据悉,SpaceX计划在今年初开始使用这些卫星提供商业VSAT服务,并有望在今年年底之前覆盖全球。与标准K波段频率(12-40ghz)相比,这些卫星将使用V波段频率(40-75ghz)工作。现属印度Bharti Global集团的OneWeb公司一直追随SpaceX的脚步,其与卫星搭配的船/舰载硬件将在今年准备就绪,商业通信服务也将于今年第四季度开始,覆盖范围或将扩大到英国、阿拉斯加、加拿大、斯堪的纳维亚半岛、格陵兰岛、冰岛和北冰洋。世界上一些企业正在努力成为第一批通过低轨卫星提供商业VSAT通信,并为海事界提供服务的公司。

5G移动网络(5G Networks)

近年来,对于5G移动网络的投资迅速增加,全球顶级公司在城市和港口推出了新的覆盖范围,提供闪电般的快速连接,且这种连接正进一步被延伸至海上应用。

2020年第三季度,国际海事卫星组织使用5G移动网络标准测试了其一颗物联网通信卫星,船主可以将VSAT、5G、4G和长期演进技术网络(LTE)有效地结合起来,以便产生更高效的通信和更快的数据传输速度。或许在不久的将来,5G移动网络的低延迟和更快连接速度将使得视频会议变得更加频繁——新型冠状病毒引发的肺炎疫情在很大程度上限制了面对面的交流和接触,此次疫情也从某个侧面让人们意识到5G移动网络的重要性——它正向远程移动办公室和航运公司内部网络延伸。

海洋5G移动网络应具备以下几个特点:稳定性高,由于海洋环境相对陆地环境而言更恶劣(海浪、大风、天气多变),对通信系统的稳定性提出了更高的要求;覆盖面广,陆基海洋通信系统中的基站系统所能提供的无线覆盖面是有限的,而绝大部分的海事活动范围非常广,这对信号覆盖提出了更高要求;数据率高,海洋数字化和智慧海洋涉及到大量数据收集和传输,也需要海洋5G移动网络能满足这种数据率需求;低时延,一些海事应用需要实时快速信息反馈,而卫星受制于物理传输距离的客观条件而无法满足这些需求,而海洋5G移动网络可以在这方面进行调整和提升。

值得一提的是,5G移动网络还不仅仅是短程网络,随着相关运营商对新卫星的投资,它将通过使用C波段频谱的卫星进行扩展。
海上网状网络(Maritime Mesh Networks)

另一种替代卫星通信的方式已经出现。一些公司正在推广网状网络,将船只用作物联网数据的网络枢纽和管道,通过一组船舶将数据中转到岸上,再上传到云端。

爱立信(Ericsson)已经试用了一种使用4G LTE和5G移动网络的网状网络来构建动态网络架构,以期成为国际航道航行船舶之间的通信网。该网络目前已经到了可行的产品开发阶段,预计到2021年第一季度,它将完成在海上现场环境中的首次试验,向商业推广迈进一步。爱立信估计,通过网状网络连接的船只大约有200艘,可以保证主要航道的99.9%的覆盖率。

此外,Telenor Maritime公司开发的Wave Access网络使用船舶无线电通信作为物联网管道,通过一个安全的网状网络对商船进行数据访问。

平板天线(Flat-panel Antennas)

研究和测试表明,平板天线有可能支持低地球轨道甚小口径卫星终端,在过去的五年中,运营商借此对游艇测试和商用船只开发都取得了一定成功。运营商将重点放在元面板技术开发上,凯米塔公司(Kymeta)研发的u8电子控制天线终端已经通过初步测试,并已在2020年第四季度获得了美国批准。这种天线具有可靠的电子波束控制和无移动部件,能够在应用中实现Ku波段通信,可以被用于小型船只和渡轮上的混合卫星蜂窝连接解决方案。

空间“加油”(In-space Refuelling)

尽管人们对低轨卫星感兴趣,但开发者对地球静止轨道卫星的投资仍然更多。

正因低轨卫星的生产和发射成本高昂,一些卫星运营商试图通过创新手段来保持现有的空间基础设施的不间断服务。如果能够为卫星“加油”,它们就可以继续为船只提供可靠的通信。现在看来,这是可以实现的。

国际通信卫星组织成为了第一个在2020年第一季度成功完成加油任务的组织。位于地球静止轨道的国际通信卫星901(IS-901)已经由诺斯罗普·格鲁曼公司(Northrop Grumman Corp)旗下太空物流公司(Space Logistics)的Mission Extension Vehicle-1(MEV-1)提供了动力。这意味着在IS-901于2025年转入退役轨道之前,它将保持工作状态(IS-901的工作寿命延长了四年)。

2020年8月份,阿丽亚娜空间公司(Arianespace)的“阿丽亚娜5号”火箭发射升空,并将从2021年第一季度开始与国际通信卫星组织提供欧洲、中东和南美地区宽带服务和海上覆盖的“10-02”号卫星对接。

另一家公司也在计划测试这项新兴技术。Orbit Fab公司预计,其首个空间燃料装置Tanker-001 Tenzing将于2021年6月搭载SpaceX 公司的猎鹰-9号火箭升空,为卫星提供“加油”服务。