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甚高频数据交换系统（VHF Data Exchange  System，VDES）集成了现有船舶自动识别系统（AIS）功能，并增加了特殊应用报文（ASM）和甚高频数据交换（VDE）双向数据通信功能，是新一代国际海事通信系统的重要组成之一，是未来船舶航行标配的通导设备和国际海事组织（IMO）认定的E-航海数字基础支撑系统。

VDES系统是天基和岸基系统有机融合的天地一体化系统，随着技术和标准体系的不断发展与完善，VDES系统通过适用任何天气状况的VHF频段，在近岸和港口地区满足大规模、密集船船、船岸之间的双向数据交换（也将包括高压缩比的IP语音），在广阔海空领域，通过覆盖全球的低轨卫星网实现全球范围信息播报和双向数据交换，满足海上安全通信、全球立体观测、能源勘探、环境监测互联网应用场景下所需的天地一体化通信和万物感知的信息传输需求，并可以为“一带一路”、南北极等全球提供公共服务产品和服务平台，未来应用空间将极为广阔。

一、天地一体VDES系统构成

天地一体VDES主要由空间段、地面段和用户段三部分构成。其中，空间段由搭载VDES载荷的低轨卫星星座构成；地面段由VDES信关站、地面测运控中心、数据中心、应用服务中心以及岸基网络等构成；用户段目前主要包括VDES船载终端用户，随着天地一体VDES通信网络的逐步形成，未来将面向交通运输“人、车、船、机”等典型用户提供通信信息服务。天地一体VDES 系统架构如图1所示。

图2  天地一体VDES系统架构

1.空间段

空间段主要由卫星和VDES载荷组成，是天地一体VDES网络的重要组成部分。因VDES频段较窄，多个卫星系统使用同一频率，会引起相互干扰，受此条件限制，国内外卫星领域专家普遍认为全球仅能容纳一个VDES卫星系统。因此，交通星有望成为全球唯一的VDES卫星通信系统。交通星星座由 60颗工作星，10颗备份星构成。60颗工作星均匀分布在升交点赤经0°～180°范围内的5个轨道平面上，轨道高度900km，每轨道面均匀分布12颗星，同轨道面间设置星间链路，异轨无星间链路，通过关口站相联通。目前，通信信息中心已完成3颗交通VDES试验卫星的成功发射入轨运行。根据计划，预计在2025年之前，完成全部60颗交通VDES卫星部署，建成交通星星座。

2.地面段

地面段主要由VDES信关站、地面测运控中心、数据中心、应用服务中心以及岸基网络等组成，是天地一体VDES网络运行的基础支撑。VDES信关站通过星地链路与VDES载荷进行直接通信，负责完成卫星测运控指令的下发以及用户数据的接收和转发等；地面运控中心主要负责完成星地链路接入控制、通信资源协调分配与天地一体化智能路由、VDES通信全球唯一身份认证、VDES全网运行状态监测等系统功能；VDES岸基网络主要由分布于全球海岸及内陆河域的岸基基站与岸基终端系统构成，负责完成船岸之间的地面VHF频段数据交换；数据中心用于存储终端设备入网认证、用户身份鉴权等重要数据信息；应用服务中心主要针对各类应用场景，负责提供船舶遇险报警、航行状态监测、海事安全信息播发、安全应急指挥调度、智能航运岸基服务等应用功能。

3.用户段

用户段主要指各类VDES地面用户终端，主要包括各种类型船载终端以及其他低功耗、小型化地面终端，是天地一体VDES的应用服务实现的重要载体。目前，VDES用户终端尚未正式进入量产商用阶段，国内多家单位均完成了符合ITU-R、IALA、IEC相关技术标准规范的岸基基站、船载终端的研发与测试，相关技术性能指标不低于国际水平。随着VDES通信系统的发展与完善，未来天地一体VDES 网络将面向交通运输“人、车、船、机”等众多典型用户，基于低功耗、小型化VDES用户终端提供通信信息服务，满足多种低轨卫星互联网应用场景下的数据通信传输需求。

二、天地一体VDES应用展望

1.VDES在海上信息交互领域的应用发展趋势

VDES系统建设的首要目的是保障船舶航行安全，随着VDES技术的成熟和推广应用，将彻底破解海上船舶航行安全信息交换瓶颈问题，促进该领域的快速发展。在船船信息交互方面，VDES系统通过增加VDE双向数据交互信道，支持更多的船船之间信息播发，能够有效缓解AIS信道阻塞导致的船舶安全预警信息传输滞后问题，最大限度地保障船舶航行安全。在船岸信息交互方面，VDES系统会辅助岸基服务系统根据船舶航行区域自动更新和推送沿海水域航标助航服务、安全航行信息服务（如航警、搜救、冰况等信息）、水文气象服务、海图更新服务等各类船舶航行安全信息，彻底解决船岸信息及时交互问题，使船舶快速、自动、实时获取相关航行安全数据，保障船舶航行安全。

2.VDES在卫星通信信息服务领域的应用发展趋势

作为以卫星互联网为代表的通信网络基础设施重要组成部分，VDES应用前景十分广阔。其不仅能够满足多种海上应用场景需求，还能够为全球海上乃至陆地用户提供全天时、全天候的VHF频段通信、数据采集和海上物联等服务，并能够与地面其他通信系统实现融合，形成天地一体的卫星互联网服务能力，为全球立体观测、能源勘探、环境监测等多种应用场景提供基础通信信息服务，促进形成完整的VDES卫星互联网产业链条，带动相关产业共同发展。