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概述

調(diào)研大綱

當(dāng)前市場發(fā)展受到多種因素的影響，海上通信需求的持續(xù)增長、技術(shù)的不斷進(jìn)步以及政策的大力支持成為主要驅(qū)動(dòng)因素，而技術(shù)成熟度和標(biāo)準(zhǔn)化問題、切換成本與升級(jí)需求以及頻譜管理挑戰(zhàn)則構(gòu)成了阻礙因素，未來，VDES 系統(tǒng)在技術(shù)上將不斷創(chuàng)新，在市場應(yīng)用方面將拓展至海上風(fēng)電、海上無人系統(tǒng)和海洋漁業(yè)等新領(lǐng)域，市場競爭格局也將隨著新企業(yè)的進(jìn)入和技術(shù)的發(fā)展而發(fā)生變化。

一、驅(qū)動(dòng)因素?

1、海上通信需求增長?

隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加速，海上貿(mào)易呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。據(jù)聯(lián)合國貿(mào)易和發(fā)展會(huì)議（UNCTAD）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2023 年全球海運(yùn)貿(mào)易量達(dá)到 120 億噸左右，與十年前相比增長了約 30%。海上貿(mào)易的繁榮直接導(dǎo)致船舶數(shù)量的持續(xù)增加，在一些重要的國際航道，如馬六甲海峽、蘇伊士運(yùn)河等，每天過往的船舶數(shù)量眾多，交通密度極大。船舶大型化和高速化的發(fā)展趨勢也對(duì)海上通信提出了更高的要求。大型船舶通常承載著大量的貨物和人員，其航行安全至關(guān)重要，需要更穩(wěn)定、高效的通信系統(tǒng)來保障與岸基的聯(lián)系以及船舶之間的信息交換。高速航行的船舶則需要更快的通信速度，以確保及時(shí)獲取航行信息，避免碰撞事故的發(fā)生。?

傳統(tǒng)的海上通信系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)日益增長的通信需求時(shí)，逐漸暴露出局限性。以船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）為例，作為目前海上通信的主要手段之一，AIS 在船舶導(dǎo)航和安全通信方面發(fā)揮了重要作用，但隨著船舶數(shù)量的增加和通信需求的提升，其在 VHF 頻段的通信壓力劇增。國際航標(biāo)組織（IALA）的研究表明，當(dāng) AIS 數(shù)據(jù)鏈路負(fù)載超過 50% 時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)信息阻塞等嚴(yán)重問題，影響航行安全。例如，在一些繁忙的港口，AIS 對(duì)頻段的占用率已超過 50%，導(dǎo)致船舶位置、航行狀態(tài)等關(guān)鍵信息的傳輸出現(xiàn)延遲甚至丟失，給海上交通管理帶來了極大的挑戰(zhàn)。?

VDES 系統(tǒng)憑借其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)交換能力，成為滿足不斷增長的海上通信需求的理想選擇。它集成了 AIS、特殊應(yīng)用報(bào)文（ASM）和寬帶甚高頻數(shù)據(jù)交換（VDE）功能，在保護(hù)現(xiàn)有 AIS 功能的基礎(chǔ)上，通過引入新的技術(shù)和頻段，全面強(qiáng)化了船舶通信的數(shù)據(jù)傳輸能力。VDES 系統(tǒng)的 AIS 功能能夠確保船舶的基本識(shí)別和位置信息的準(zhǔn)確傳輸；ASM 功能可以承載水文、氣象等與航行相關(guān)的非安全信息，為船舶提供更豐富的輔助信息；VDE 功能則大大提高了船船及船岸之間的信息傳輸速率，滿足了船舶對(duì)大容量、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。在遠(yuǎn)洋航行中，船舶可以通過 VDES 系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取氣象預(yù)報(bào)、海況信息等，提前做好應(yīng)對(duì)措施，保障航行安全；在港口作業(yè)中，船舶與港口管理部門之間可以通過 VDES 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)交換，提高港口的運(yùn)營效率。?

2、技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)?

通信技術(shù)的不斷進(jìn)步為 VDES 系統(tǒng)性能的提升奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在調(diào)制解調(diào)技術(shù)方面，新的算法不斷涌現(xiàn)，有效提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂垢蓴_能力。傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)在復(fù)雜的海上環(huán)境中容易受到干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤或丟失。而近年來研發(fā)的新型調(diào)制解調(diào)算法，如正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，能夠?qū)⒏咚贁?shù)據(jù)流分割成多個(gè)低速子數(shù)據(jù)流，在多個(gè)子載波上同時(shí)傳輸，大大提高了頻譜利用率和抗多徑衰落能力。在海上通信中，多徑衰落是一個(gè)常見的問題，它會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的失真和衰減，影響通信質(zhì)量。OFDM 技術(shù)通過在每個(gè)子載波上采用低速率調(diào)制，使得信號(hào)在每個(gè)子載波上的符號(hào)周期相對(duì)較長，從而減少了多徑衰落的影響，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?

衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展也為 VDES 系統(tǒng)帶來了新的突破。低軌衛(wèi)星的應(yīng)用使得 VDES 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全球范圍內(nèi)的遠(yuǎn)距離雙向數(shù)據(jù)交換。低軌衛(wèi)星具有軌道高度低、信號(hào)傳輸延遲小、覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)檫h(yuǎn)洋航行的船舶提供穩(wěn)定的通信服務(wù)。例如，一些低軌衛(wèi)星星座計(jì)劃，通過部署大量的低軌衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全球海洋的無縫覆蓋，船舶在任何海域都可以通過衛(wèi)星與岸基進(jìn)行通信。衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展還降低了通信成本，使得更多的船舶能夠使用 VDES 系統(tǒng)。隨著衛(wèi)星制造技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)射成本的降低，衛(wèi)星通信的費(fèi)用也在逐漸下降，這為 VDES 系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供了有利條件。?

這些技術(shù)進(jìn)步不僅提升了 VDES 系統(tǒng)的性能，還拓寬了其應(yīng)用范圍。在海上智能交通系統(tǒng)中，VDES 系統(tǒng)可以與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能調(diào)度和預(yù)測性維護(hù)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，船舶上的各種設(shè)備可以實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，并通過 VDES 系統(tǒng)傳輸?shù)桨痘臄?shù)據(jù)中心；大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)則可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，為船舶的運(yùn)營管理提供決策支持。在海上應(yīng)急救援中，VDES 系統(tǒng)可以與無人機(jī)、無人船等新型裝備相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)遇險(xiǎn)船舶的快速定位和救援物資的精準(zhǔn)投放。無人機(jī)和無人船可以通過 VDES 系統(tǒng)接收岸基的指令，快速到達(dá)遇險(xiǎn)現(xiàn)場，為救援工作提供幫助。?

3、政策支持與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)完善?

政策支持和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的完善為 VDES 系統(tǒng)市場的發(fā)展提供了有力的保障，各國政府紛紛出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)船舶配備先進(jìn)的通信設(shè)備，以提高海上航行安全和交通管理效率。歐盟發(fā)布的《智能航運(yùn)發(fā)展戰(zhàn)略》明確提出，要加強(qiáng)海上通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推廣 VDES 系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，提高歐盟在全球海上運(yùn)輸領(lǐng)域的競爭力。中國政府也高度重視海上通信技術(shù)的發(fā)展，在 “十四五” 規(guī)劃中提出，要加快建設(shè)智能航運(yùn)，推進(jìn) VDES 系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，提升海上交通管理的智能化水平。這些政策的出臺(tái)，為 VDES 系統(tǒng)的市場推廣提供了良好的政策環(huán)境，促進(jìn)了企業(yè)對(duì) VDES 系統(tǒng)的研發(fā)和投入。?

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善也為 VDES 系統(tǒng)的發(fā)展提供了重要支撐。國際海事組織（IMO）、國際航標(biāo)協(xié)會(huì)（IALA）和國際電信聯(lián)盟（ITU）等國際組織積極推動(dòng) VDES 系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善。IMO 制定的《國際海上人命安全公約》（SOLAS）對(duì) VDES 系統(tǒng)的功能、性能和安全性等方面提出了明確的要求，確保了 VDES 系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)的互操作性和兼容性。IALA 發(fā)布的相關(guān)技術(shù)指南，為 VDES 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行提供了詳細(xì)的指導(dǎo)，促進(jìn)了 VDES 系統(tǒng)技術(shù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。ITU 則負(fù)責(zé)制定 VDES 系統(tǒng)的頻譜分配和通信協(xié)議等標(biāo)準(zhǔn)，保障了 VDES 系統(tǒng)在有限的頻譜資源內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)交換。這些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的完善，使得 VDES 系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量和性能得到了有效保障，增強(qiáng)了用戶對(duì) VDES 系統(tǒng)的信任和認(rèn)可，推動(dòng)了 VDES 系統(tǒng)市場的健康發(fā)展。?

二、阻礙因素?

1、技術(shù)成熟度與標(biāo)準(zhǔn)化問題?

VDES 系統(tǒng)作為一項(xiàng)相對(duì)較新的技術(shù)，雖然在近年來取得了顯著的發(fā)展，但在技術(shù)成熟度和標(biāo)準(zhǔn)化方面仍面臨一些挑戰(zhàn)。目前，市場上可供選擇的 VDES 設(shè)備和解決方案相對(duì)有限，部分技術(shù)還處于研發(fā)和試驗(yàn)階段，尚未完全成熟。在衛(wèi)星 VDES 系統(tǒng)中，衛(wèi)星的可靠性和穩(wěn)定性仍有待提高，信號(hào)傳輸?shù)难舆t和中斷問題在一些情況下仍然存在。在復(fù)雜的海上環(huán)境中，衛(wèi)星信號(hào)容易受到天氣、電離層等因素的影響，導(dǎo)致通信質(zhì)量下降。部分 VDES 設(shè)備的兼容性和互操作性也存在問題，不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備之間可能無法實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接和數(shù)據(jù)交換，這給用戶的使用和系統(tǒng)的集成帶來了困難。?

VDES 系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還需要進(jìn)一步完善。雖然國際組織已經(jīng)制定了一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，仍然存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、執(zhí)行不到位的情況。不同國家和地區(qū)對(duì) VDES 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)理解和應(yīng)用存在差異，這導(dǎo)致了市場上的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，影響了 VDES 系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。一些企業(yè)為了降低成本，可能會(huì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中忽視標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致產(chǎn)品性能無法滿足實(shí)際需求。標(biāo)準(zhǔn)的更新速度也相對(duì)較慢，難以跟上技術(shù)發(fā)展的步伐。隨著通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，新的需求和問題不斷涌現(xiàn)，需要及時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂和完善，以確保 VDES 系統(tǒng)能夠適應(yīng)不斷變化的市場需求。?

2、切換成本與升級(jí)需求?

對(duì)于企業(yè)和用戶來說，采用 VDES 系統(tǒng)需要承擔(dān)一定的切換成本和升級(jí)需求。為了采用 VDES 系統(tǒng)，船舶和航運(yùn)機(jī)構(gòu)需要投資購買新的通信設(shè)備和系統(tǒng)，并進(jìn)行船舶上的安裝和集成工作。這涉及到設(shè)備采購費(fèi)用、安裝調(diào)試費(fèi)用以及人員培訓(xùn)費(fèi)用等，成本較高。一艘大型商船更換 VDES 系統(tǒng)設(shè)備的費(fèi)用可能高達(dá)數(shù)十萬美元，對(duì)于一些小型航運(yùn)企業(yè)來說，這是一筆不小的開支。將新的 VDES 系統(tǒng)與船舶現(xiàn)有的其他系統(tǒng)進(jìn)行集成，也需要投入大量的時(shí)間和精力，可能會(huì)影響船舶的正常運(yùn)營。?

除了硬件設(shè)備的更換，還需要對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和改造。這包括軟件系統(tǒng)的更新、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的調(diào)整等。例如，現(xiàn)有的船舶管理系統(tǒng)可能需要進(jìn)行升級(jí)，以適應(yīng) VDES 系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式和通信協(xié)議。在升級(jí)過程中，可能會(huì)遇到數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)兼容性等問題，增加了升級(jí)的難度和風(fēng)險(xiǎn)。人員培訓(xùn)也是一個(gè)重要的問題。船員和管理人員需要接受新的培訓(xùn)，熟悉 VDES 系統(tǒng)的操作和維護(hù)方法。培訓(xùn)費(fèi)用和時(shí)間成本也不容忽視，如果培訓(xùn)不到位，可能會(huì)導(dǎo)致操作人員對(duì)系統(tǒng)的使用不熟練，影響系統(tǒng)的性能和安全性。?

3、頻譜管理挑戰(zhàn)?

VDES 系統(tǒng)利用甚高頻頻段進(jìn)行通信，而頻譜資源是有限的，頻段的分配和管理可能存在挑戰(zhàn)，特別是在高密度航線和擁擠的海上區(qū)域。隨著海上通信需求的不斷增長，對(duì)頻譜資源的競爭日益激烈。在一些繁忙的港口和航道，已經(jīng)存在多種通信系統(tǒng)同時(shí)使用頻譜資源的情況，如 AIS、VHF 語音通信等，這使得頻譜資源變得更加緊張。VDES 系統(tǒng)的引入進(jìn)一步加劇了頻譜資源的競爭，如何合理分配頻譜資源，確保 VDES 系統(tǒng)與其他通信系統(tǒng)之間的兼容性和互不干擾，是一個(gè)亟待解決的問題。?

頻譜管理還面臨著國際協(xié)調(diào)的問題。由于海上通信涉及到多個(gè)國家和地區(qū)，不同國家和地區(qū)對(duì)頻譜資源的管理政策和規(guī)定存在差異，這給頻譜的國際協(xié)調(diào)帶來了困難。在跨國航行中，船舶可能需要在不同國家的海域使用 VDES 系統(tǒng)，如何確保船舶在不同海域都能夠合法、有效地使用頻譜資源，需要各國之間進(jìn)行密切的合作和協(xié)調(diào)。目前，國際上雖然已經(jīng)建立了一些頻譜協(xié)調(diào)機(jī)制，但是在實(shí)際執(zhí)行過程中，仍然存在協(xié)調(diào)不暢、執(zhí)行不到位的情況，影響了 VDES 系統(tǒng)的國際應(yīng)用。