ITU-R M.1798建议书

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1、ITU-R M.1798建议书1ITU-R M.1798建议书*水上移动业务中用于交换数字数据和水上移动业务中用于交换数字数据和 电子邮件的电子邮件的HF无线电设备的特性无线电设备的特性 （2007年）范围范围第351号决议 (WRC-03)要求海事机构对在MF和HF频带的水上移动业务（MMS）中新数字技术 的使用进行审议。第351号决议 (WRC-03)还提到对MMS中使用新数字技术的需要快速增长，并提到 在划分给MMS的HF和MF频率上使用新数字技术将有可能更好地回应正在出现的对新的水上业务的 需求。该决议还注意到，WRC-03修改了无线电规则(RR)附录17，以便在自愿的基础上允许使用

2、在MF和HF频带内为初步测试和未来引入新数字技术确定的各种频道或频带。本建议书对目前MMS 中用于交换数字数据和电子邮件的一种MF/HF无线电系统和一种HF数据传送协议做了说明，这种交 换在无线电规则附录17规定的频率上或在无线电规则附录17之外的频率上进行，提供了一 种类似于窄带直接印字电报(NBDP)的操作能力及许多其他特性。本建议书还对一种提供完全透明用户互操作性的方法做了说明。国际电联无线电通信全会，考虑到a)第351号决议(WRC-03) 请ITU-R最后完成正在进行的研究：以确定在划分给MMS的MF和HF频带内促进使用数字系统所必需的技术特性，同时 顾及任何相关的ITU-R建议书；

3、以确定在MH/HF频带内MMS使用的数字系统；b)IMO曾请国际电联制定一份说明此类系统(HF频带的数据交换)技术特性的建议书， 并顾及第351号决议(WRC-03)的做出决议1； c)在世界范围内已经有几种HF数字无线电系统正在运行，且有必要明文规定在移动频 率上，包括在无线电规则附录17的频率上用于交换HF数据和电子邮件的HF无线电系统 和设备的技术特性；d)这种系统应能够用于符合全球水上遇险和安全系统(GMDSS)的标准船舶无线电设 备；e)在无线电规则附录17的频率上及在无线电规则附录17之外的移动频率上已 经存在或正在开发全球性和区域性HF电子邮件业务（MMS使用无线电规则附录17之

4、外 的移动频率符合国际电联的规则）；f)将来使用软件定义无线电有益于经济、技术和频谱效率，且引入此类无线电系统应 有可能无须进一步修改规则；*应提请国际海事组织 (IMO)注意本建议书。2ITU-R M.1798建议书g)HF无线电高速数据业务对于低级图形和对于电子海图显示信息系统 (ECDIS)的更新 都有用处；h)HF数据业务会提高工作效率和水上安全性；j)在MSS中引入新数字技术不能中断MF和HF频带的遇险和安全通信，包括按照经修正 的1974年国际海上人命安全公约建立的通信；k)近极地区(A4)还在有限使用NBDP，因为对地静止卫星网络在这些地区不向水上设备 提供服务；l)HF数据业务

5、需要的带宽可能超过3 kHz；m)可自动连接互联网服务提供商的水上HF数据系统会提高业务量处理效率；n)无论与Inmarsat EGC 比还是与518 kHz NAVTEX比，HF都有潜力在北极航警区提供 更大的覆盖区；o)对船舶与船舶的互操作性的需求持续不断；p)HF水上数字数据业务的持续扩展将对无线电规则附录17的水上移动频谱产生越 来越多的需求；q)在注意到对跨网互操作性的需求，特别是未来遇险和安全方面的跨网互操作性，以 及注意到水上安全信息(MSI)的传播的同时，可采用多重电子邮件标准以促进技术发展，因 此鼓励不断竞争，以便让用户从技术的不断进步中获益， 注意到1附件1所述HF数据业务

6、的特性可被认为满足了在MMS中交换数字数据和电子邮件的 要求1，建议1用于HF频带向船舶发射数据和从船舶接收数据的系统应采用附件1中给出的HF水上 数据业务、特性和调制解调器协议示例；2数据报文的发射应在网际协议(IP)层面具备船到岸和岸到船两个方向的系统互操作 性；3为了维持船舶与船舶的互操作性并维持与现有GMDSS设备的兼容性，系统应能够自 动适应符合ITU-R M.476和ITU-R M.625建议书的无线电通信，无论是前项纠错 (FEC)模式还 是自动重传请求 (ARQ)模式；4这种系统若用于GMDSS，应满足IMO的适用要求。1 认识到该需求须合乎无线电规则第七章的要求。ITU-R

7、M.1798建议书3附附 件件 1HF水上数据业务、特性和调制解调器协议示例水上数据业务、特性和调制解调器协议示例 1引言引言本附件详细说明目前在用的下述两种HF电子邮件系统：系统1：采用正交频分复用(OFDM)的HF数据业务调制解调器协议；系统2：采用Pactor-III协议的电子邮件系统，包括全球链接网(GLN)所用的系统。2系统互操作性系统互操作性船到岸船到岸在船到岸方向，由互联网服务提供商(ISP)维持IP层面的互操作性。通常，船舶会录入一 份电子邮件，在电子邮件系统中加上附件或不加附件，然后按我们大家都熟知的方式单击 “发送”按钮。这种方式适用于两极之间的任何地点，任何时间。岸到船岸

8、到船在本建议书所述的系统中，不存在由岸侧用户引起的互操作性问题。向船舶发送电子邮 件的岸基发送方可以：直接单击“回复”按钮；或直接填写报文地址或。电子邮件将通过船舶所用的任何系统发出。若出现系统失效，将通过备用系统自动重新 发送。这种自动判决以一个海量数据库为基础。因此，电子邮件可能会通过HF系统发送， 或者通过一个以卫星为依托的备用系统发送。若出现全面系统失效、寻址问题或因任何原因 无法投递，系统支撑人员将得到提示并采取纠正措施。这样做确保了岸基用户无须考虑使用 了何种系统或网络。他们只需填写电子邮件地址并单击“发送”按钮。3系统系统1 采用正交频分复用采用正交频分复用(OFDM)的的HF数

9、据业务调制解调器协议数据业务调制解调器协议 概述概述本建议书对采用数字信号处理(DSP)的HF频道OFDM的体系结构做了说明。给出了实现 方案的算法定义和说明。其中包括协议、调制器和解调器的定义。最后一节概括了如何以频 谱有效的方式选择和使用频率。4ITU-R M.1798建议书实现宽带调制解调器的两种基本方式是单载波和多载波。在用的所谓OFDM调制解调器 采用多载波方式。采用多载波方式的主要优势在于不需要采用均衡器来评估衰落信道，因为 单个副载波的带宽较窄，可容忍中度衰落。这样，多载波方式就成为一种不算太复杂的实现 方式。另外，之所以选择了多载波方式，是要让单个副载波类似于窄带DATAPLE

10、X技术。 多载波方式的劣势在于对频率偏移和振荡器相位噪声更为敏感。 HF调制解调器协议调制解调器协议引言引言OFDM波形采用32 个载波，每1 520 ms发送32个码块。与ITU-R M.625建议书的TOR发 射相同，OFDM是一种半双工通信协议，即在任一给定时刻，一个电台是发信台(ISS)，另一 个电台是收信台(IRS)。基本的定时周期是固定的，由始发呼叫的电台或“主主台”确定周期 的定时。在下述各节中，本文将说明OFDM基本定时周期、码块格式和基本链接操作，如 OVER、END和链接建立。OFDM调制调制OFDM波形采用32个载波频率，中心为1 700 Hz。下文中说明调制器和解调器的

11、各节对 波形做了充分说明。所有OFDM发射均采用32个载波(N = 32)、4相(M = 4)波形，其中ISS台每载波发送一个 长数据码块，每个脉冲群由32个数据码块组成。IRS台用32个载波(N = 32)、4相(M = 4)的短 脉冲群加以响应，每载波2字节，共64字节。帧定时帧定时与ITU-R M.625建议书的TOR发射相同，OFDM是一种半双工协议，即一个电台是ISS， 另一个电台是IRS。在形成关联时，OFDM的周期长短固定为1 520 ms；ISS发射一个 1 080 ms的长数据脉冲群，而IRS则用一个216 ms的短响应脉冲群来应答。下文将归纳对于主 ISS和从ISS而言主台

12、的定时周期。注 RTT是往返传播与从台处理时间。OFDM的T = 0周期定时基准是由主台在开始建立关联时确定的。若作为ISS，主台总是 从T = 0开始发射，而从台的响应必须在紧接着主台1 080 ms的数据脉冲群之后的440 ms接收 间隔内收全。从台总是在收到主台ISS脉冲群末尾之后尽早发射IRS应答。若主台成为IRS， 则216 ms的IRS应答为从1 304 ms开始至1 520 ms结束的时间周期，这样应答的末尾就出现在 主台ISS数据脉冲群本应结束的同一时刻。从台数据脉冲群周期开始的时间与从台IRS应答周 期的时刻相同。OFDM的周期定时理论遵从ITU-R M.625建议书设定的示

13、例，不同之处在于 OFDM的时间周期(224 ms，而不是170 ms)允许两个建立关联的电台之间有更长的路径。ITU-R M.1798建议书5ISS码块格式码块格式OFDM协议采用下文所述的ISS码块向IRS台既发射数据字节也发射控制报文。ISS每发 射一次，都在32个载波中的一个载波上送出一个数据码块，每个长脉冲群共有32个码块。由 于ISS每1 520 ms最多送出32个码块，每个码块10字节，OFDM N = 32、M = 4时的最大数据 吞吐量约为210字节/s 或1 684 bit/s。ISS数据码块数据码块SEQ_NR | LEN (11比特) (5比特)DATA (10字节)C

14、RC (2字节)SEQ_NR 11比特码块序列号，1至0x7FF 0x000意为丢弃该码块LEN 0至10为该码块内的有效数据字节的数目 31表示CONTROL码块DATA 0至10数据字节，若LEN为0至10 CONTROL码块，若LEN为31CRC 16比特CRC序列每一数据码块均始自一个11比特的序列号(SEQ_NR)，该序列号用于对某一关联的IRS侧 的码块进行正确排序。每次发射新的数据或控制码块时，该序列号递增，范围是1至2 047 (0x7FF)，IRS台据此在接收端按正确的次序排列各码块，以重构发射出的整个数据。在对第 2 047个码块编码之后，序列号从2 047翻转至1。控制码

15、块的序列号表明何时对该控制码块进 行解码。关联开始后，序列号置为1，并在OVER期间维持不变。在关联期间，ISS台必须确保任何时刻均没有序列号大于MAX_SEQ_NR_DIFF的待定码 块，此处MAX_SEQ_NR_DIFF是一个小于(2 047 64)或1 983的值，可由程序确定。换言 之，在一个给定的ISS长脉冲群中，最旧的与最新的码块序列号的差值必须小于或等于6ITU-R M.1798建议书MAX_SEQ_NR_DIFF。这种制约是要限制IRS端被缓冲码块的数目，并在由于某种原因IRS 端持续无法无错解码一个或多个码块的情况下，“固化”现有关联。 协议可让ISS台在同一长脉冲群中重传码

16、块。在任何给定的ISS长脉冲群中，若最旧的与 最新的码块序列号的差值接近MAX_SEQ_NR_DIFF，则应在余下未传的长脉冲群时隙内重 传最旧的码块，以提高正确接收该码块的概率。在任何时刻，若没有新的待传数据码 块，ISS台均可重传现有的码块。0000序列号属于特例。若一个码块用0000的序列号发射，则该码块不经进一步解码即可 由IRS台丢弃。在ISS发射的末尾，比如说，0000码块可在含有有效数据的最后一个码块之后 用做所有码块的填充符。在下文讨论IRS台请求重新发射损坏的数据码块的情况下的ARQ操 作时，0000码块的含义即可明了。ISS台若发射了一个0000码块，只要IRS台未通知该码块有 误，就不必重新发射该码块。要注意，ISS台也可以不发射0000码块，而是重传现有码块。5比特的长度(LEN)字段有两种用途。若LEN为0和10之间的数字，则表明的是在码块的 DATA（数据）部分内有效数据字节的数目。码块的DATA部分内前