GMDSS là một hệ thống thông tin phục vụ mục đích tìm kiếm, cứu nạn và các thông tin an toàn Hàng hải, ngoài ra còn có thể phục vụ thông tin công cộng, do vậy GMDSS được sựhợp tác của nhi
Trang 1LỜI MỞ ĐẦU
Chúng ta đang sống trong một thế giới viễn thông phát triển một cách nhanh chóng Cùng với sựphát triển chóng mặt của khoa học công nghệ là tốc độ phát triển về dân số và kinh tế thì vấn đềgiao thông liên lạc trở nên quan trọng hơn bao giờ hết Không nằm ngoài quy luật đó giao thôngvận tải trên biển đang ngày càng chiếm một vị thế quan trọng trong ngành giao thông vân tải Với đặc thù là môt ngành phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên nên cùng với sự phát triển mạnglưới dày đặc của giao thông hàng hải thì vấn đề an toàn và cứu hộ hàng hải càng được chú trọng
Và để đáp ứng yêu cầu đó năm 1988 tổ chức hàng hải quốc tế IMO (InternationalMaritime Organization) đã thống nhất và thông qua một hệ thống an toàn và cứu nạn Hàng hải gọitắt là GMDSS (Globla Maritime Distress and Safety System) Trong thời gian có hạn của mộtbài tập lớn không thể nghiên cứu sâu về cả hệ thống GMDSS, nên tại đây em chỉ đi sâu phân tíchmột phần công nghệ NBDP- một phần công nghệ quan trọng của hệ thống GMDSS trong vấn đềcấp cứu khẩn cấp và an toàn hàng hải Đó là thủ tục công nghệ trong phương thức NBDP modeFEC
Trang 2PHẦN І TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GMDSS
1 Giới thiệu về hệ thống GMDSS
Hình 1: Hình ảnh tổng quan về hệ thống GMDSS
GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System): Hệ thống thông tin an toàn và
cứu nạn Hàng hải toàn cầu
GMDSS là hệ thống thông tin do tổ chức Hàng hải quốc tế IMO (InternationalMaritime Organization) đề xướng và phát triển, lần đầu tiên được thông qua bởi các thànhviên IMO tại hội nghị SOLAS 1974 và sửa đổi vào năm 1988 GMDSS bắt đầu có hiệu lựctùng phần vào 1.2.1992 và có hiệu lực đầy đủ vào 1.2.1999 Sau 1999, GMDSS tiếp tụcđược bổ sung hoàn chỉnh
GMDSS là một hệ thống thông tin phục vụ mục đích tìm kiếm, cứu nạn và các thông tin
an toàn Hàng hải, ngoài ra còn có thể phục vụ thông tin công cộng, do vậy GMDSS được sựhợp tác của nhiều tổ chức quốc tế khác như liên minh viễn thông thế giới ITU(International Telecommunication Union), hệ thống vệ tinh thông tin Hàng hải INMARSAT(International MARitime SATellite), COPAS-SARSAT…
GMDSS hoạt động dựa trên các công ước quốc tế, đã được các nước thành viên thông qua, bao gồm:
+ SOLAS 1974/1988 (chương 4: Radio Communication)
+ Các nghị quyết của IMO có liên quan
Trang 3+ Các khuyến nghị cóliên quan của ITU
+ Các thông tư liên quan của các tổ chức khác…
2 Các chức năng thông tin của hệ thống GMDSS
Phát báo nạn từ tàu đến bờ (ship to shore)
- Phát và thu tín hiệu cấp cứu từ tàu đến bờ (shore to ship)
- Phát và thu tín hiệu cấp cứu từ tàu đến tàu (ship to ship)
- Liên lạc phối hợp tìm kiếm (bờ-bờ)
- Liên lạc tại hiện trường tìm cứu (tàu-tàu)
- Phát và thu tín hiệu định vị
- Phát và thu các thông tin an toàn hàng hải (MSI)
- Thông tin thông thường
- Thông tin giữa các tàu
a) Nhóm chức năng Distress
*) Báo động cấp cứu theo các hướng: ship to shore, shore to ship, ship to ship
Tín hiệu báo động cứu nạn được thông tin khẩn cấp và tin cậy tới một cơ sở có khả năng phối hợp cứu nạn, đó là một RCC (Trung tâm phối hợp cứu nạn) hoặc các tàu hoạt động trong vùng lân cận Khi một RCC nhận được tín hiệu báo động cứu nạn, qua một trạm thông tin ven biển hoặc một trạm ven biển mặt đất, RCC sẽ chuyển tiếp tới đơn vị tìm kiếm cứu nạn, và các tàu lân cận trong vùng tàu bị nạn: tín hiệu báo động cứu nạn, tính chất tai nạn cùng các thông tin cần thiết khác cho hoạt động tìm kiếm cứu nạn Khi nhận được chuyển tiếp báo động cứu nạn các tàu trong vùng lân cận tàu bị nạn phải biết thiết lập thôngtin với RCC liên quan ngay lập tức để phối hợp cứu nạn
*) Thông tin tìm kiếm cứu nạn:
Đó là các thông tin giữa tàu và máy bay tham gia hoạt động tìm kiếm và cứu nạn Trong đó
có cả thông tn giữa RCC với người chỉ huy hiện trường hoặc người điều phối tìm kiếm và cứu nạn trong vùng xảy ra tai nạn
*)Thông tin hiện trường:
Là thông tin trực tiếp tại vùng biển diễn ra hoạt động tìm kiếm và cứu nạn, có liên quan đến hoạt động tìm kiếm cứu nạn bằng các phương thức vô tuyến điện thoại hay telex trên các tần số được quy định riêng ở dải sóng MF và VHF Những thông này giữa tàu bị nạn với các tàu trợ giúp tìm kiếm và cứu nạn phải tuân theo quy định trợ giúp cho tàu bị nạn và người bị nạn
*) Thông tin phát và thu tín hiệu định vị
Thông tin xác định vị trí được thực hiện bởi thiết bị SART 9GHz để phát hiện các tàu bị nạ
và những người bị nạn Sử dụng tần số 121,5MHz tại EPIRB vệ tinhcung cấp cho các đơn
vị dẫn đường hàng không SAR
Trang 4b) Nhóm chức năng Safety
*) Thông tin an toàn hàng hải (MSI)
Hệ thống GMDSS cung cấp nghiệp vụ phát đi những thông báo hàng hải quan trọng, các bản tin khí tượng và dự báo thời tiết trên các dải tần số khác nhau để đảm bảo tầm hoạt động là xa nhất MSI được thông tin bởi phương thức NBDP chế độ phát FEC ở tần số 518KHz, với những tàu hoạt động ngoài vùng phủ sóng NAVTEX thì các thông tin an toàn hàng hải được cung cấp qua dịch vụ EGC của hệ thống INMARSAT-C Còn các vùng biển
vĩ tuyến cao hoặc các vùng biển xa thực hiên bằng NBDP ở dải sóng HF
*) Thông tin giữa các tàu
Đó là thông tin giữa các buồng lái của các tàu để đảm bảo hành trình của tàu, thôngthường bằng phương thức vô tuyến điện thoại VHF
c) Nhóm chức năng thông tin công cộng (General or public)
*) Thông tin thông thường
Chức năng thông tin này được thiết kế để phục vụ cho thông tin công cộng mang tính chất thương mại giữa tàu và bờ và các tàu khác Đó là các thông tin liên quan đến hoạt độngcủa tàu, quản lý tàu, giao dịch giữa tàu với cảng, đại lý, hoa tiêu, các cơ quan cung ứng tàu biển,…
GMDSS sử dụng nhiều công nghệ thông tin mới, hiện đại:
- Công nghệ gọi chọn số (DSC) và công nghệ telex (NBDP)
- Các hệ thống thông tin INMARSAT và COSPAS-SARSAT
- Thông tin cứu nạn nhiều chiều
- Hình thành các trung tâm phối hợp cứu nạn RCC
Trang 5b) Tính tổ hợp
Hệ thống GMDSS được hình thành từ sự kết hợp của nhiều hệ thống khác nhau như :
- Thông tin vệ tinh: INMARSAT và COSPAS-SARSAT
- Hệ thống thông tin mặt đất: Sử dụng các phương thức thông tin như: thoại, telex
NBDP, gọi chọn số DSC Sử dụng 3 dải tần số là: MF, HF, VHF
c) Tính toàn cầu
GMDSS là hệ thống thông tin hàng hải mang tính toàn cầu vì: hệ thống đảm bảo thông tin
an toàn và cứu nạn cho các tàu hoạt động trên tất cả các vùng biển trên thế giới Phân chia vùng thông tin theo cự ly hoạt động của tàu tính từ bờ biển (vùng A1, A2, A3, A4 ), từ đó xác định các thiết bị sẽ được lắp đặt trên tàu cùng với tần số và phương thức thông tin thích hợp nhất giúp thông tin một cách tiện lợi nhất
4 Một vài hệ thống thông tin trong GMDSS
- Quy định về vùng biển hoạt động của tàu và trang thiết bị cho tàu khi chạy trên các vùng biển đó: theo các công ước của IMO và được quy định trong SOLAS 74, vùng biển
hoạt động của tàu được chia làm 04 vùng, từ vùng A1 đến A4 được phân chia theo tầm phủ sóng của các đài bờ VHF/MF có dịch vụ DSC, hoặc vùng bao phủ của các vệ tinh địa tĩnh Tàu chạy trong các vùng biển phải được trang bị các thiết bị liên lạc vô tuyến tối thiểu và các trang thiết bị phù hợp từng vùng biển
- Các hệ thống thông tin trong GMDSS:
+ Hệ thống thông tin vệ tinh
• Sử dụng 3 phương thức thông tin DSC (Digital Selective
Calling), NBDP (Narrow Band Direct- Printing), RT (Radio telephone)
Trang 6PHẦN 2 : CÔNG NGHỆ NBDP TRONG HỆ THỐNG GMDSS
2.1 Một số khái niệm :
- NBDP - Narow Band Direct Printing : phương thức truyền chữ băng hẹp, thiết bị đầu cuối là
máy in (In trực tiếp băng hẹp)
Trong thông tin hàng hải, DSC và NBDP đều là các phương thức truyền tin băng hẹp,băng thông dưới 500 Hz, tốc độ thấp (100 bps)
- Phương thức NBDP còn có nhiều tên gọi khác, như TOR (Telex Over Radio), hay SITOR
(SImplex
Telex Over Radio).
2 2 Các loại số nhận dạng trong phương thức thông tin NBDP
* Phương thức thông tin NBDP sử dụng hai loại số nhận dạng : SELCALL và MMSI
SELCALL - Selective call number (Số gọi chọn) được sử dụng để địa chỉ hóa các đài
telex trong thời kỳ mới phát triển phương thức thông tin TOR (telex over Radio) SELCALL là
hệ thống nhận dạng 4/5 chữ số thập phân, trong đó các đài bờ được nhận dạng bởi một số gồm
4 chữ số, còn các đài tàu được nhận dạng bởi một số gồm 5 chữ số
Rõ ràng là kho số nhận dạng SELCALL không đủ để địa chỉ hóa số lượng đài thông tinTOR ngày càng phát triển Do đó ITU đã quy định sử dụng nhận dạng các đài thông tin hàng
hải phương thức thông tin số sóng mặt đất kiểu MMSI : Maritime Mobile Service
Identyfication, 9 chữ số thập phân (sử dụng cùng số nhận dạng cho cả phương thức DSC và
phương thức NBDP)
Hiện nay các đài bờ telex có thể sử dụng đồng thời cả hai loại số nhận dạng SELCALL(4 chữ số) và MMSI (9 chữ số dạng 00 MID XXXX), trong khi các đài tàu telex chủ yếu sửdụng số nhận dạng MMSI (dạng MID XXX XXX)
* Số nhận dạng (Identity numbers) và ký tự nhận dạng (Identity signals)
Số nhận dạng được sử dụng để địa chỉ hóa đài telex trong các thủ tục khai thác (thủ tụcliên lạc giữa các người sử dụng), còn ký tự nhận dạng được sử dụng để nhận dạng đài telextrong các thủ tục công nghệ (thủ tục liên lạc giữa các thiết bị đầu cuối)
Khuyến nghị ITU-R M.491 đưa ra các quy định chuyển đổi giữa số nhận dạng và ký tựnhận dạng, tương ứng với số nhận dạng SELCALL (4 or 5-digit identity number) là ký tự nhậndạng gồm 4 chữ (4- signal identity) và tương ứng với số nhận dạng MMSI (9-digit identitynumber) là ký tự nhận dạng gồm 7 chữ (7-signal identity)
* Thủ tục chuyển đổi từ số nhận dạng SELCALL (4 or 5-digit identity number) sang ký tự
Trang 7nhận dạng gồm 4 chữ (4-signal identity) được quy định như trong các bảng dưới đây.
Trang 8Thủ tục chuyển đổi từ số nhận dạng MMSI (9-digit identity number) sang ký tự nhận dạng 7 chữ(7- signal identity) phức tạp hơn, theo khuyến nghị ITU-R M.491, gồm các bước sau :
Bước 1 : Chia số nhận dạng (9 chữ số) cho 20 được giá trị nguyên I1 và dư R1 Bước 2 : Chia giá trịnguyên I1 cho 20 được giá trị nguyên I2 và dư R2
Bước 3 : Lặp lại bước 2 cho tới khi nhận được giá trị nguyên bằng 0 Như vậy sẽ phải thực hiện 7 lần phép chia modul 20
Bước 4 : Nếu trong lần chia nào trước lần thứ bảy giá trị nguyên bằng 0 thì số dư các lần chia tiếp theo bằng 0 (ví dụ : nếu I4 là giá trị nguyên đầu tiên bằng 0 thì R4, R5, R6 và R7 đều bằng 0).Bước 5 : Chuyển đổi các số dư R1, R2, … , R7 thành các ký tự nhận dạng IS7, IS6, …, IS1 theo bảng dưới đây
Trang 9Thủ tục chuyển đổi từ 7 ký tự nhận dạng sang 9 chữ số nhận dạng
như sau : Bước 1 : Chuyển các 7 ký tự nhận dạng IS1-IS7 sang 7 số
Trang 1013 tương ứng với IS2 E
5 : 20 được I 7 0 dư R7 5 tương ứng với IS1
PVậy ký tự nhận dạng tương ứng với số nhận dạng 364775427 là PEARDBY
2.3, Một số mã truyền chữ trong thông tin hàng hải :
* Mã Morse là một loại mã truyền chữ nhân công, một bộ mã không đều Do có tính chất nhân
công nên thông tin Morse không còn được sử dụng trong hàng hải theo quy định của công ướcQuốc tế về GMDSS (SOLAS74/88)
Về cơ bản cấu trúc bộ mã Morse, quy định mỗi ký tự (trong bộ chữ Latin viết hoa) làmột tổ hợp các tín hiệu ‘tịch’ (ký hiệu là chấm [.] ) và ‘tà’ (ký hiệu là gạch [-] ) Nếu lấy thờigian phát một ‘tịch’ làm đơn vị, thì một ‘tà’ có thời gian phát bằng 3 đơn vị, thời gian nghỉ giữahai tín hiệu bằng một đơn vị, giữa hai ký tự trong cùng một từ cách nhau 3 đơn vị, giữa hai từcách nhau 7 đơn vị Người ta thống kê nhiều bản điện để tìm xác suất xuất hiện các ký tự, ký tựnào có xác suất xuất hiện nhiều hơn được mã hóa bởi tín hiệu ngắn hơn
* Mã Telex (ITA2): International Telegraph Alphabet 2
- Loại mã này sử dụng 5 bit để mã hóa Với 5 bit cho phép ta có thể mã hóa được 25=32 tổ hợp
từ mã Nếu dùng 32 tổ hợp từ mã này để biểu diễn các chữ cái, số và dấu thì không đủ nên người
ta dùng tổ hợp mã Letter Shift(↑) và Figure Shift (↓) để chuyển đổi sang 2 trạng thái chữ và số + Sau tổ hợp mã Letter Shift tất cả mã biểu diễn được hiểu là chữ cái in hoa
+ Sau tổ hợp mã Figure Shift tất cả các mã biểu diễn được hiểu là các số và một số dấu (không
có các dấu đặc biệt)
- Như vậy bảng mã bao gồm 32 tổ hợp mã trong đó:
+ 26 tổ hợp mã đầu mang ý nghĩa kép (chữ, số, hay dấu) để mã hóa cho 52 kí tự
+ Tổ hợp thứ 27 (←) là từ mã điều khiển trở về đầu dòng
+ Tổ hợp thứ 28 (≡) là từ mã điều khiển sang dòng
+ Tổ hợp thứ 29(↓) và 30 (↑) là từ mã để phân biệt chữ, số, hoặc dấu
+ Tổ hợp thứ 31 (∆) là ký tự trống được dùng để chèn thông tin khi đường truyền thông tin không liên tục
- Mã ITA2 là một bộ mã đầy, không có khă năng phát hiện lỗi, dung lượng thông tin nhỏ, đồng thời khả năng biểu diễn các kí tự bị hạn chế(ví dụ như các kí tự đặc biết như: $,@,# ) Do đó ITA2 chỉ được áp dụng mạnh trong mạng Telex quốc tế và trong dịch vụ Telex của INM-A, B
* Mã ASCII hay mã IA5 (International Alphabet 5)
- Mã IA5 là loại mã hay dùng trong máy vi tính Nó là loại mã 8 bits trong có sử dụng 7 bit để
mã hóa thông tin và thường sử dụng 1 bit còn lại để kiểm tra chẵn lẻ
- Đây là một bộ mã đầy gồm có 27=128 từ mã để mã hóa cho 128 kí tự bao gồm:
+ 26 chữ cái viết hoa ( UPPER Letter)
+ 26 chữ cái viết thường (LOWER Letter)
Trang 11+ 10 chữ số (Figure)
+ Và nhiều dấu trong số đó có các dấu đặc biệt như #, $, @,&…
- Mã ASCII thường được dùng để làm chuẩn của Telex của INM-C và sử dụng trong email (Text) chữ latinh hay một dịch vụ Internet
* Mã truyền chữ băng hẹp NBDP
- Mã NBDP là loại mã sử dụng trong công nghệ truyền chữ băng hẹp NBDP: Mã truyền chữ băng hẹp NBDP là loại mã 7 bit phát hiện lỗi Với 7 bít cho ta 128 tổ hợp mã nhưng do chỉ sử dụng 35 tổ hợp mã để mã hóa cho các kí tự nên gọi là bộ mã vơi
Trong bộ mã NBDP các tổ hợp mã đều có chung một tỉ lệ 4B/3Y với :
Y : kí hiệu của tần số thấp để phát đi, quy ước là bít “1”
B : kí hiệu tần số cao để phát đi, quy ước là bít “0”
Trong 35 tổ hợp mã người ta sử dụng 32 tổ hợp dùng để chuyển đổi 1-1 sang mã ITA2.So với
mã ITA2 thì mã NBDP còn dư thừa 3 từ mã dùng để điều khiển kênh vô tuyến, kí hiệu α, β, γ
Mã NBDP có khả năng phát hiện lỗi nhờ quy luật 4B/3Y
Từ các phương thức sửa lỗi mà ta quy định các kiểu làm việc của NBDP là: Mode A – ARQ hayMode B – FEC
2.5 ,Các loại cơ chế sửa lỗi trong NBDP
Trong thông tin hàng hải thì tín hiệu truyền
- tốc độ điều chế : 100 bps tính với tín hiệu, thời gian truyền một bít là 10ms
- Độ rộng băng thông:∆F=270 ÷ 340 Hz với độ suy giảm là 6 dB
2.6 ,Các loại cơ chế sửa lỗi trong NBDP
Căn cứ vào các phương thức sửa lỗi người ta phân ra 2 phương thức làm việc của
NBDP là Mode-ARQ và Mode-FEC
-Mode-ARQ là phương thức sửa lỗi tự động phát lại khi có yêu cầu hoặc khi phát hiện lỗi thì tự động phát lại Phương thức này được sử dụng trong thông tin truyền chữ giữa 2 đài có số nhận dạng là duy nhất và hoạt động theo chế độ đơn công hoặc bán song công
-Mode-FEC là phương thức sửa lỗi trước, truyền chữ một chiều và được chia làm 2
loại:
+ FEC-Collective : truyền chữ một chiều giữa 1 đài phát tin đến nhiều đài thu còn gọi là phát không địa chỉ Phương thức này được dùng chủ yếu để phát thông tin quảng bá, thông tin an toàn hàng hải
+ FEC-Selective : truyền chữ một chiều giữa 1 đài phát tin đến một đài thu tin còn gọi là địa chỉ hóa tức là chỉ đài nào đúng địa chỉ mới thu được tin Phương thức này ít được sử dụng do nó không thuận tiện và là thông tin một chiều nên không nhận được thông tin phản hồi, muốn truyền tin theo chiều ngược lại phải dùng phương thức khác
Trang 122.7 Thủ tục nhận dạng – Phasing
Thủ tục phasing là thủ tục không thể thiếu được đối với mỗi cuộc thông tin, nó là thủ tục giúp 2 đài nhận ra nhau để trao đổi thông tin Trong phương thức NBDP ở chế độ ARQ khi liên lạc với nhau các đài có thể sử dụng số nhận dạng SELCALL – Selective Call Number gồm 4 (hoặc 5) chữ số hoặc MMSI gồm 9 chữ số Các số nhận dạng này đều phải được đăng kí với tổ chức hànghải quốc tế IMO
Trong thủ tục nhận dạng của phương thức NBDP sau khi nhập số nhận dạng của đài được gọi, thiết bị sẽ tự động tính toán để đưa ra các tín hiệu nhận dạng và tín hiệu kiểm tra tổng (với trường hợp sử dụng số nhận dạng MMSI)
+ Nếu số nhận dạng Selcall gồm 4 hoặc 5 chữ số thì khi cần liên lạc thiết bị sẽ phát tín hiệu nhậndạng dưới dạng 4 ký tự thay cho các chữ số nhận dạng ban đầu
+ Nếu số nhận dạng là MMSI thì thay vì phát đi 9 chữ số thiết bị phát sẽ phát đi 7 ký tự tương ứng