تبادل دیتا از طریق باند HF

چکیده

تامین نیازهای ارتباطی شناورهای متردد در آب های سرزمینی و تحت حاکمیت ج.ا.ا با بنادر و ایستگاه های ساحلی مخابرات دریایی از وظایف سازمان بنادر و دریانوردی به شمار می رود. با عنایت به محدودیت های طیف فرکانس دریایی و تعدد سرویس های مورد استفاده در این باند ، بهره برداری حداکثری و بهینه طیف از اهمیت ویژه ای برخوردار است. ایستگاه های ساحلی مخابرات دریایی و مراکز کنترل ترافیک متعلق به سازمان بنادر و دریانوردی ، به عنوان عمده بهره برداران از طیف فرکانسی دریایی شناخته می شوند که با هزینه های بسیار گزاف تجهیز و در حال ارایه سرویس های مورد نیاز می باشند. بهره برداری بهینه از تجهیزات موجود و ارایه خدمات رادیویی مناسب همواره دغدغه مسئولین مربوطه بوده و هست.

با توجه به عمومیت یافتن تبادل اطلاعات بین شناورها و خشکی همچنین لزوم بهره برداری شناورها از یک سیستم ارتباطی بهینه ، بهره برداران را ناگزیر به استفاده از بسترهای ماهواره ای به منظور بهره جستن از اینترنت می نماید که هزینه های سنگینی نیز در بر خواهد داشت. این امکان وجود دارد تا از طریق نرم افزارهای تخصصی و بر اساس پروتکل های اینترنتی (IP) داده ها از طریق باند HF ارسال و اتصال به شبکه اینترنت در این باند ایجاد گردد. در این روش ارتباطات (Mobil to Mobil , Ground to Mobil) و ایجاد شبکه های متنوع دیگر امکان پذیر خواهد بود.

همچنین می توان با اتصال به یک پلتفورم و با استفاده از نرم افزار ویژه ، ایستگاه های Mobil را با هم متصل و ارتباطات مورد نیاز آنها را تامین نمود. باند HF به عنوان یک Gateway جهت اتصال به یک شبکه خارجی (اینترنتی) عمل نموده که قابلیت تبادل دیتا ، اطلاعات و یا اتصال به شبکه های اینترنتی را از این طریق فراهم می نماید. این سیستم با اتصال و یکپارچه شدن با یکدیگر ، بستر مناسب و قوی تبادل داده را فراهم نموده و از نظر هزینه نیز مقرون به صرفه خواهد بود.

هدف

این مقاله درصدد است با بیان مزایای استفاده از ارتباطات دیجیتال در باند HF و معرفی تجهیزات مناسب ، راهکاری را جهت استفاده بهینه از این نوع تجهیزات در صنعت دریانوردی ارایه نماید.

مقدمه

فرکانس 3MHZ تا 30MHZ به صورت بین المللی به باند HF اختصاص یافته است که سرویس های رادیو تلفنی و رادیو تلکس و غیره … ، بر روی آن ارایه می شود. با توجه به پیشرفت علم ارتباطات بالاخص در زمینه ارتباطات ماهواره ای و به واسطه کیفیت مناسب تر و ایجاد زمینه Privet Call ، نظر بهره برداران را به خود جلب کرده و عملا کاربری تجهیزات HF را به حداقل رسانیده است. تجهیزات MF-HF DSC که با صرف هزینه های سنگینی خریداری و در بنادر شمالی و جنوبی کشور نصب گردید ، گرچه جزیی از الزامات ایستگاه های ساحلی به شمار می رود ، ولی با عنایت به موارد اشاره شده کاربرد آنها کاهش چشمگیری داشته است. در این مقاله تلاش شده است راه کاری مناسب جهت بهره برداری از طیف فرکانس Marin HF در راستای نیازهای امروزی کاربران ارایه گردد تا علاوه بر بهره برداری بهینه از تجهیزات موجود در بنادر کشور گزینه ای کم هزینه ای برای تامین نیازهای ارتباطی دریانوردان در مناطق تحت پوشش ایستگاه های مذکور باشد.

روش انجام تحقیق

روش پژوهش از دیدگاه هدف ، تحقیقی کاربردی است و از دیدگاه نوع و روند انجام پژوهش ، یک تحقیق کتابخانه ای است. ابزار گردآوری اطلاعات در این تحقیق مطالعه مستندات و مراجع جمع آوری شده می باشد. در انجام این مطالعات از آخرین مستندات اتحادیه بین المللی مخابرات (ITU) در خصوص جابجایی اطلاعات در باند HF و دیگر سایت های تحقیقاتی استفاده گردیده است.

باند HF

در تقسیم بندی فرکانس های رادیویی ، تکه باند ۳ تا ۳۰ مگاهرتز باند "High Frequency" نامیده می شود. تکه باند پایینی آن (MF = Medium Frequency) و تکه باند بالاتر آن (VHF = Very High Frequency) می باشد. این تکه باند از باندهای مورد علاقه کاربران آماتور می باشد که می توانند با توجه به برد بالای ارسال آن ، به صورت مستقیم با کاربران آماتور در اقصای نقاط دنیا تماس برقرار نمایند. استفاده صنعتی از این باند از سوی قشرهای متفاوت از جمله صنعت دریانوردی و یا هوانوردی با توجه به اختلالات موجود در این باند و معرفی فناوری های جدید مانند ارتباطات ماهواره ای رو به کاهش است اما همچنان ارتباطات کاری و موثر بر روی این باند فرکانسی انجام می شود. همچنین دیده شده که برخی از "RFIDها" از این باند استفاده می نمایند.

ایستگاه های HF سازمان بنادر و دریانوردی

سازمان بنادر و دریانوردی با ۲ ایستگاه در شمال و ۵ ایستگاه در جنوب کشور کلیه آب های تحت حاکمیت کشور را زیر پوشش فرکانسی این باند قرار داده است. شکل شماره ۱ مناطق تحت پوشش HF در شمال و جنوب کشور را نشان می دهد که مساحتی بالغ بر ۷۰۰ هزار کیلومتر مربع را در بر می گیرد. در جدول شماره ۱ تجهیزات و موقعیت بنادر مجهز به سیستم MF/HF مشخص شده است. همانگونه که در شکل شماره ۱ ملاحظه می نمایید ایستگاه های ساحلی مخابرات دریایی منطقه وسیعی را تحت پوشش خود قرارداده اند که در صورت ارایه یک سرویس مناسب و کم هزینه طرفداران بسیاری را جذب خواهد کرد. در روش پیشنهادی (HFDC) این امکان وجود خواهد داشت تا از طریق نرم افزارهای تخصصی بر اساس پروتکل های اینترنتی (IP) ، داده ها از طریق باند HF ارسال و زمینه اتصال به یک شبکه محلی و یا اینترنت ایجاد گردد. در این روش ارتباط Mobil to Mobil و Ground to Mobil و ایجاد شبکه های متنوع ملی ، VPN و اینترنت وجود خواهد داشت. در شکل شماره ۲ شماتیک ایجاد شبکه یاد شده تشریح گردیده است.

همانگونه که در شکل شماره ۱ مشاهده می نمایید در یک شبکه HF ایجاد شده توسط چند ایستگاه ساحلی و با استفاده از Plate Form مربوطه توسط یک ایستگاه ، عملیات ایجاد و تبادل دیتا و کلیه ارتباطات از طریق آن مدیریت خواهد گردید که ارتباطات ذیل در شبکه مذکور امکان پذیر می باشد.

۱- ارتباط یک شناور به یک شناور دیگر

۲- ارتباط یک ایستگاه با یک ایستگاه دیگر

۳- ارتباط یک شناور با یک شناور و بالعکس

۴- ارتباطات شناورها و ایستگاه ها با بستر اینترنت

شکل شماره ۱ : مناطق تحت پوشش HF در شمال و جنوب کشور

در این سیستم به منظور شناسایی هر یک از شناورها می بایست یک کد اختصاصی به هر ایستگاه (ثابت و یا شناور) تخصیص داد تا سیستم قادر به تشخیص ایستگاه ها از یکدیگر را داشته باشد. به همین منظور می توان از شناسه ۹ رقمی "MMSI No" که در سیستم "GMDSS" مورد استفاده قرار می گیرد به عنوان کد مربوطه بهره گیری نمود.

علاوه بر قراری ارتباط تلفنی و تلکس ، ارسال روتین برخی اطلاعات شناور از جمله POSN ، Cargo ، No of Crew ، Speed و غیره … ، از امکاناتی است که می توان در این سیستم به آن اشاره نمود. این قابلیت جزء قابلیت هایی است که در سیستم "INMARSAT-B" به صوت "Telex" وجود دارد ، اما در این سیستم هزینه به نحو قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.

برقراری ارتباط بین ایستگاه های ساحلی نیز از امکاناتی قابل توجه می باشد که این روش پیش روی ما قرار می دهد که امکانات و قابلیت های اشاره شده این روش برای ایستگاه های ساحلی نیز قابل بهره برداری است. به طور مثال نحوه عملکرد "VOIP" در مراکز تلفن را می توان به این سیستم تشبیه کرد که امکان برقراری تماس و ارسال اطلاعات بین ۲ ایستگاه ثابت (به شرط اینکه در محدوده پوشش یکدیگر قرار داشته باشند و یا از طریق یک ایستگاه سوم با هم در ارتباط باشند) وجود دارد.

جدول شماره ۱ : تجهیزات و موقعیت بنادر مجهز به سیستم MF/HF

فواید استفاده از HFDC

۱- استفاده از پروتکل (اینترنت IP) جهت ارسال دیتا

۲- کاهش خطا در ارسال اطلاعات با استفاده از پروتکل "NATOSTANAG"

۳- مقرون به صرفه بودن از نظر هزینه

۴- قابلیت ارسال و دریافت متن (Text) و تصویر (Image) با سرعت bps ۹۶۰۰ ، بر روی یک کانال

۵- سازگاری با تجهیزات رادیویی (HF) موجود

قابلیت ها

۱- استفاده از یک نرم افزار با کاربری آسان بر روی یک کامپیوتر شخصی و یا نوت بوک

۲- بهره برداری از امکانات "E-mail" یا پست الکترونیکی سازگار با کلیه سیستم های عامل

۳- نصب و راه اندازی و کاربری آسان

۴- امکان اتصال به اینترنت و استفاده ازپروتکل های مربوطه

۵- انتقال سریع و کارآمد اطلاعات از طریق : الف) تعمیر و نگهداری خودکار لینک (از طریق نرم افزار) ، ب) تعیین Data Rate

۶- استفاده از این روش جهت ردیابی و شناسایی کشتی ها

۷- استفاده جهت ارتباطات بین ایستگاه ها در زمان ضرورت

جمع بندی

با عنایت به موارد یاد شده و به منظور استفاده بهینه از پتانسیل ها و زیر ساخت های رادیویی موجود در بنادر کشور ، همچنین صرفه جویی در هزینه های مرتبط به تامین نیازهای ارتباطی شناورها و فواید ذکر شده ذیل ، بهره برداری از سیستم "HFDC" بسیار مقرون به صرفه بوده و موجب برگشت تجهیزات موجود به چرخه استفاده بهینه خواهد گردید. همچنین با استفاده از این راهکار تبادل اطلاعات در فواصل دور نیز با حداقل هزینه صورت خواهد پذیرفت. نیاز به توضیح بیشتر نیست که با افزایش قابلیت های ارتباطی در فواصل دورتر از ساحل ، به تناسب ارتقای ایمنی و امنیت دریانوردی نیز میسر خواهد شد.

نتیجه گیری

با ادغام تکنولوژی های قدیمی و نوین با یکدیگر همواره می توان راهکارهای جدیدی را جهت بهبود روش های فعلی انجام امور ابداع کرد. استفاده از فناوری شبکه و پروتکل های ارتباطی نوین جهت اتصال ایستگاه های رادیویی کم هزینه و برد بالای HF می تواند موجب بهبود روش های ارتباطی موجود و متعاقب آن ارتقای ایمنی دریانوردی گردد.