Ngày nay chúng ta đang sống trong một thế giới của thông tin, nhu cầu thông tin giữa con người với con người ngày càng lớn, thuận lợi hơn và hoàn hảo hơn nhờ vào các hệ thống truyền tin đa dạng như hệ thống thông tin vô tuyến hay hệ thống thông tin hữu tuyến. Trong khi đó các đội tàu trên thế giới đang phát triển mạnh cả về quy mô cũng như chất lượng . Do đó, yêu cầu đặt ra là phải đảm bảo sự an toàn sinh mạng cũng như hàng hóa khi tàu hành trình trên biển. Để đáp ứng yêu cầu đó, ngành thông tin hàng hải không ngừng phát triển, các hệ thống và các thiết bị thông tin ngày càng hoàn thiên hơn. Mục đích ưu tiên chính trong thông tin hàng hải là chức năng thông tin cấp cứu, khẩn cấp và an toàn. Hệ thống cấp thiết và tiên tiến không thể thiếu cho các đội tàu trong hải trình của mình là hệ thống Navtex, bằng phương thức điện báo in chữ trực tiếp dải hẹp NBDP (NarrowBand Direct Printing), trên tần số 4209.5 kHz; 518 kHz; 490kHz. Navtex cung cấp phương tiện thu trên các đài tàu trong các vùng nước ven biển với giá rẻ, đơn giản và tự động. Các thông tin an toàn hàng hải bao gồm: Cảnh báo hành hải (cảnh báo về luồng lạch, chướng ngại vật nguy hiểm), cảnh báo động đất sóng thần, diễn tập quân sự,…, cảnh báo khí tượng như bão, áp thấp nhiệt đới, gió mùa, thời tiết nguy hiểm,…, dự báo thời tiết biển, các bản tin tìm kiếm cứu nạn và bản tin khẩn cấp khác liên quan đến an toàn hàng hải. Sự ra đời của hệ thống Navtex đem lại rất nhiều lợi ích cho các phương tiện hành hải trên biển. Hệ thống này có ưu điểm vượt trội khi các tàu chỉ cần bật máy có trang bị máy thu Navtex là có thể thu tự động các thông tin an toàn hàng hải. Máy thu sẽ tự động in ra các bản tin an toàn hàng hải trên giấy để các tàu dễ dàng cập nhật thông tin về điều kiện thời tiết, địa hình,…, tại khu vực tàu hàng hải qua và từ đó có hướng điều chỉnh phù hợp. Điều này giúp thuyền viên trên tàu tiết kiệm về thời gian trực canh và thời gian chủ động thu nhận bản tin, đặc biệt đối với những đội tàu có cường độ lao động cao. Nhưng việc thu tín hiệu Navtex vẫn còn hạn chế vì phụ thuộc rất lớn về khoảng không gian giữa đài phát và khu vực thu, các bản tin có thể sẽ bị lỗi khi bị cản trở ở địa hình trong cảng, bến tàu hoặc những nơi có các nhà cao tầng chắn, một mặt khác Navtex chỉ có thể cung cấp thông tin hàng hải, thông tin thời tiết, thông tin cứu nạn…bằng phương thức điện báo truyền chữ trực tiếp dải hẹp NBPD, mà không thể thể hiện trên đồ thị hay hình ảnh. Do những hạn chế của Navtex và đặc biệt là chỉ truyền và nhận thông tin bằng phương thức điện báo in chữ trực tiếp dải hẹp, nên hệ thống Navdat (Navigational Data) đã ra đời và do Kenta (một công ty có trụ sở tại Breton Quimper, Pháp được ITU thông qua vào tháng 3 năm 2012) đề xuất nhằm đổi mới hiện đại hóa hệ thống thông tin liên lạc hàng hải quốc tế cho dữ liệu phát sóng về an toàn và an ninh hàng hải. Hệ thống Navdat, mà dựa trên chỉ đơn giản bằng cách sử dụng phổ tần số 500 KHz. Hệ thống Navdat giả định các chức năng cùng chính (cảnh báo điều hướng, dự báo thời tiết và thông tin khẩn cấp cho vận chuyển) đồng thời tăng tốc độ truyền dẫn và chất lượng, máy thu không chỉ thu được tín hiệu ở dạng văn bản mà còn ở dạng hình ảnh và đồ thị. Do vậy để tìm hiểu sâu hơn về hệ thống em đã thực hiện nghiên cứu đề tài : “ Nghiên cứu hệ thống Navdat, khảo sát khả năng áp dụng hệ thống Navdat cho tàu thuyền ”.
MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG NAVDAT 1.1 Giới thiệu chung CHƯƠNG II: CÁC THAM SỐ CỦA HỆ THỐNG NAVDAT .27 CHƯƠNG III: KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ÁP DỤNG HỆ THỐNG NAVDAT CHO TÀU THUYỀN .46 KẾT LUẬN 53 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em nhận hướng dẫn, giúp đỡ góp ý nhiệt tình thầy trường Đại học Hàng Hải bạn Trước hết, em xin chân thành cảm ơn đến thầy cô trường Đại học Hàng hải, đặc biệt thầy cô tận tình dạy bảo cho em suốt thời gian học tập trường Em xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thanh Vân thầy Phạm Văn Núi, hai người dành nhiều thời gian tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Hàng hải thầy cô Khoa Điện-Điện tử tạo nhiều điều kiện để em học tập hồn thành tốt khóa học Mặc dù thân nỗ lực, cố gắng song trình độ chun mơn thời gian hạn chế, chắn đồ án nhiều thiếu sót, nhiều vấn đề cần hoàn thiện Em mong nhận ý kiến bảo, góp ý thầy bạn để đề tài em nghiên cứu hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, tháng 11, năm 2015 Sinh viên thực hiện: Đinh Văn Cường MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN DRM Digital radio Mondiale : Đài phát kỹ thuật số DS GMDSS Mondiale Data stream : Dòng liệu Global Maritime Distress and Safety GNSS System : Hệ thống an toàn cứu nạn toàn cầu Global navigation satellite system : Hệ IMO thống vệ tinh định vị toàn cầu International Maritime Organization : Tổ chức ITU Hàng hải Quốc tế International Telecommunication Union : Liên LF RF MER MIS minh Viễn thông Quốc tế Low frequency : Tần số thấp Radio frequency : Tần số vô tuyến Modulation error rate : Tỉ lệ lỗi điều chế Modulation information stream : Dòng thơng tin NAVDAT NAVTEX NM OFDM điều chế Navigational Data Navigational Telex Nautical mile : Hải lí Orthogonal frequency division multiplexing : QAM Ghép kênh phân chia tần số trực giao Quadrature amplitude modulation : Điều chế biên độ cầu phương SFN Single frequency network : Mạng đơn tần SIM System of information and management : Hệ thống thơng tin quản lí thơng tin SNR Signal-to-noise ratio : Tỉ lệ tín hiệu nhiễu TIS Transmitter information stream : Truyền dòng thơng tin HF High frequency : Tần số cao COFDM Coded Orthogonal frequency division multiplexing: Mã hóa phân kênh tần số trực giao PEP Peak envelope power : Đường bao đỉnh PAPR Peak to Average Power Ratio: Tỉ số công suất đỉnh cơng suất trung bình ENCs Electronic Navigational Charts: Biểu đồ điều hướng điện tử DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Tên hình Tran Sơ đồ phát tin Phổ tín hiệu FDM OFDM a) Tác động nhiễu với hệ thống đơn sóng mang g 14 14 15 b) Tác động nhiễu với hệ thống đa sóng mang Phổ sóng mang trực giao Phổ bốn sóng mang trực giao Phổ bốn sóng mang không trực giao Ảnh hưởng ISI Chèn khoảng bảo vệ khoảng trống Chèn khoảng bảo vệ Crylic prefix Sơ đồ hệ thống OFDM Thành phần đồng pha vng pha 16-QAM Chùm tín hiệu 16-QAM Chùm tín hiệu M-QAM Sơ đồ điều chế Sơ đồ giải điều chế Sơ đồ chuỗi phát sóng Sơ đồ chung SIM Sơ đồ khối máy phát kỹ thuật số 500 kHz Sơ đồ điều biến Giới thiệu OFDM Phổ khung OFDM Thời gian khung OFDM Biểu đồ điều chế 4-QAM Biểu đồ điều chế 16-QAM Biểu đồ điều chế 64-QAM Tín hiệu dẫn đường OFDM Đồng hóa symbol Phổ tín hiệu RF Sơ đồ khối thu Navdat tàu Thông số kĩ thuật máy thu Navdat Sơ đồ kiến trúc sơ đồ hệ thống kiểm tra Navdat Sơ dồ kiểm tra sửa chữa ENC thông qua Navdat 16 18 19 19 20 20 22 25 25 26 26 26 30 30 32 33 36 37 38 39 39 40 41 41 42 43 45 49 51-52 Số hình Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 1.15 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 2.15 Hình 3.1 Hình 3.2 a) Biểu đồ gốc b) Thông báo Mairners c) Các biểu đồ cập nhật Hình 3.3 Bảng so sánh Navtex va Navdat 53 LỜI MỞ ĐẦU Ngày sống giới thông tin, nhu cầu thông tin người với người ngày lớn, thuận lợi hoàn hảo nhờ vào hệ thống truyền tin đa dạng hệ thống thông tin vô tuyến hay hệ thống thông tin hữu tuyến Trong đội tàu giới phát triển mạnh quy mô chất lượng Do đó, yêu cầu đặt phải đảm bảo an toàn sinh mạng hàng hóa tàu hành trình biển Để đáp ứng u cầu đó, ngành thơng tin hàng hải không ngừng phát triển, hệ thống thiết bị thơng tin ngày hồn thiên Mục đích ưu tiên thơng tin hàng hải chức thơng tin cấp cứu, khẩn cấp an tồn Hệ thống cấp thiết tiên tiến thiếu cho đội tàu hải trình hệ thống Navtex, phương thức điện báo in chữ trực tiếp dải hẹp NBDP (Narrow-Band Direct Printing), tần số 4209.5 kHz; 518 kHz; 490kHz Navtex cung cấp phương tiện thu đài tàu vùng nước ven biển với giá rẻ, đơn giản tự động Các thơng tin an tồn hàng hải bao gồm: Cảnh báo hành hải (cảnh báo luồng lạch, chướng ngại vật nguy hiểm), cảnh báo động đất sóng thần, diễn tập quân sự,…, cảnh báo khí tượng bão, áp thấp nhiệt đới, gió mùa, thời tiết nguy hiểm,…, dự báo thời tiết biển, tin tìm kiếm cứu nạn tin khẩn cấp khác liên quan đến an toàn hàng hải Sự đời hệ thống Navtex đem lại nhiều lợi ích cho phương tiện hành hải biển Hệ thống có ưu điểm vượt trội tàu cần bật máy có trang bị máy thu Navtex thu tự động thơng tin an tồn hàng hải Máy thu tự động in tin an toàn hàng hải giấy để tàu dễ dàng cập nhật thông tin điều kiện thời tiết, địa hình,…, khu vực tàu hàng hải qua từ có hướng điều chỉnh phù hợp Điều giúp thuyền viên tàu tiết kiệm thời gian trực canh thời gian chủ động thu nhận tin, đặc biệt đội tàu có cường độ lao động cao Nhưng việc thu tín hiệu Navtex hạn chế phụ thuộc lớn khoảng không gian đài phát khu vực thu, tin bị lỗi bị cản trở địa hình cảng, bến tàu nơi có nhà cao tầng chắn, mặt khác Navtex cung cấp thơng tin hàng hải, thông tin thời tiết, thông tin cứu nạn…bằng phương thức điện báo truyền chữ trực tiếp dải hẹp NBPD, mà khơng thể thể đồ thị hay hình ảnh Do hạn chế Navtex đặc biệt truyền nhận thông tin phương thức điện báo in chữ trực tiếp dải hẹp, nên hệ thống Navdat (Navigational Data) đời Kenta (một cơng ty có trụ sở Breton Quimper, Pháp ITU thông qua vào tháng năm 2012) đề xuất nhằm đổi đại hóa hệ thống thơng tin liên lạc hàng hải quốc tế cho liệu phát sóng an tồn an ninh hàng hải Hệ thống Navdat, mà dựa đơn giản cách sử dụng phổ tần số 500 KHz Hệ thống Navdat giả định chức (cảnh báo điều hướng, dự báo thời tiết thông tin khẩn cấp cho vận chuyển) đồng thời tăng tốc độ truyền dẫn chất lượng, máy thu không thu tín hiệu dạng văn mà dạng hình ảnh đồ thị Do để tìm hiểu sâu hệ thống em thực nghiên cứu đề tài : “ Nghiên cứu hệ thống Navdat, khảo sát khả áp dụng hệ thống Navdat cho tàu thuyền ” Nội dung đề tài gồm ba chương : + Chương I : Giới thiệu chung hệ thống Navdat + Chương II : Các tham số hệ thống Navdat + Chương III : Khảo sát khả áp dụng hệ thống Navdat cho tàu thuyền CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG NAVDAT 1.1 Giới thiệu chung Ngày khoa học công nghệ ngày phát triển, bên cạnh áp dụng thành khoa học công nghệ hệ thống thông tin hàng hải u cầu an tồn an ninh hàng hải đặt hàng đầu tàu hành trình biển Hệ thống Navdat mà dựa sở hệ thống Navtex Kenta, cơng ty có trụ sở Breton Quimper, Pháp, đề xuất phát sóng liệu hàng hải - Navdat (Navigational Data) – họp London suốt kỳ họp thứ 16 Tiểu ban thông tin liên lạc tìm kiếm cứu nạn (COMSAR) Tổ chức Hàng hải quốc tế Navdat giúp đại hóa hệ thống quốc tế cho liệu truyền an toàn an ninh hàng hải Navdat dựa đơn giản cách sử dụng phổ tần số 500 kHz, kết dự án hợp tác sáng tạo "Nghị định thư Internet cho thuyền Communications IPBC - dẫn cơng ty dựa Quimper, Kenta, thức công nhận vào năm 2006 cụm phát triển kinh tế hàng hải Mục tiêu Kenta cung cấp, phương tiện dự án IPBC, hệ thống thông tin liên lạc hàng hải số truy cập cho tàu có trọng tải nhỏ toàn giới Phát phương pháp truyền dẫn quan trọng cho GMDSS (Hệ thống Maritime Distress an toàn toàn cầu) bổ sung cho hệ thống vệ tinh Tốc độ truyền liệu cung cấp Navdat nhằm mở rộng dịch vụ hệ thống toàn cầu Ngoài Navdat giả định chức (cảnh báo điều hướng, dự báo thời tiết thông tin khẩn cấp cho vận chuyển) tăng tốc độ truyền dẫn chất lượng, máy thu khơng thu tín hiệu dạng văn mà dạng hình ảnh đồ thị, để liệu chẳng hạn như: + Thông tin khí tượng hải văn liệu số (ví dụ cập nhật thường xuyên vị trí mắt bão nhiệt đới) + Báo cáo thể ánh xạ vị trí băng núi băng trơi chi tiết tình hình phát triển + Cảnh báo báo cáo liên quan đến vi phạm quyền dạng đồ cho khu vực nhạy cảm tuyến đường hàng hải đề nghị + Thơng tin hữu ích hàng hải + Thơng tin liên quan đến tìm kiếm cứu nạn hàng hải Hệ thống Navdat cung cấp loạt lựa chọn phát sóng: cho tất tàu thuyền tàu thuyền phạm vi khu vực địa lý cụ thể, có tùy chọn mã hóa để truyền thơng tin bí mật Trong thử nghiệm tiến hành năm 2010 tàu Pont Aven, tàu thuộc Brittany Ferries, tín hiệu truyền từ trạm thực nghiệm gần Brest nhận tín hiệu truyền xa phía nam biển Ailen Những kết khiến tranh luận nhóm làm việc Liên minh Viễn thơng quốc tế liên quan đến việc sử dụng dải tần số này, ước muốn nhiều nhà khai thác vơ tuyến nói riêng Một sáng kiến chung Agence Nationale Des Frequences (ANFR – Cơ quan phát triển tần số Pháp ) Tháng 11 năm 2011 khuyến nghị ITU-RM công nhận ITU truyền hệ thống thông tin lịch sử băng tần 500 kHz tần số radio Đây tần số sử dụng cách 100 năm tàu TITANIC truyền SOS lúc 23:40 ngày 14 tháng năm 1912 Tại hội nghị thông tin vô tuyến giới năm 2012, có tới 153 quốc gia tồn giới đăng ký để sử dụng độc quyền băng tần 500 kHz theo dịch vụ hàng hải điện thoại di động Tại London vào ngày 12 tháng năm 2012, Pháp họp với nước Đức, Bỉ Romania hệ thống Navdat đề xuất việc thành lập nhóm làm việc chuyên dụng Sau hội nghị London vào ngày 12 tháng 3, Kenta trình bày hệ thống Navdat với 400 chuyên gia quốc tế thành viên COMSAR Bài trình bày biểu hội trường đại biểu IMO (International Maritime Organization) Hệ thống Navdat sử dụng kĩ thuật OFDM (viết tắt Othogonal Frequency Division Multiplexing) Kỹ thuật OFDM kỹ 10 Số lượng tín hiệu dẫn đường phụ thuộc vào cường độ tín hiệu Hình 2.11 Tín hiệu dẫn đường OFDM Trong symbol khung OFDM, sóng mang sử dụng thời gian tham chiếu cho bên nhận để đồng hóa Hình 2.12 Đồng hóa symbol 40 2.3.5 Phổ tín hiệu RF: Hình 2.13 Phổ tín hiệu RF 2.3.6 Dự kiến tốc độ liệu sử dụng: - Với tín hiệu RF 500 kHz kênh truyền, tốc độ liệu ban đầu có sẵn có cho liệu dòng (DS) thường khoảng 25 kbit / s với tín hiệu 16QAM - Số lượng sóng mang giữ liệu thay đổi để điều chỉnh bảo vệ kênh cao (bảo vệ chống lại fading, trễ v.v) - Với mã tỷ lệ 0.5 đến 0.75, tốc độ liệu hữu ích khoảng 12 đến 18 kbit / s - Tỷ lệ mã cao cung cấp tốc độ liệu hữu ích cao phủ sóng vơ tuyến phải giảm cho phù hợp 2.3.7 Tàu nhận hệ thống Navdat: a) Mô tả hệ thống thu tàu: Một hệ thống thu Navdat 500 kHz thu kỹ thuật số tàu điển hình bao gồm số khối bản: 41 - Khối anten tiếp nhận anten GNSS - Khối thu RF kết thúc trước - Khối giải điều chế - Khối đa ghép kênh tập tin - Khối điều khiển - Khối cung cấp lượng Hình 2.14 Sơ đồ khối thu Navdat tàu - Khối anten tiếp nhận anten vệ tinh định vị toàn cầu: + Anten nhận băng tần số 500 kHz anten H anten E + Một ăng ten GNSS (Global navigation satellite system) (hoặc kết nối với máy thu GNSS tàu có) cần thiết để định vị vị trí tàu 42 - Khối thu RF: Khối bao gồm: lọc RF, RF khuếch đại đầu băng tần sở, yêu cầu độ nhạy dải động cao - Khối giải điều chế: Giai đoạn giải điều chế tín hiệu OFDM tái tạo lại dòng liệu chứa tập thơng tin truyền + Thực hiện: Đồng hóa thời gian, tần số Ước lượng kênh Phục hồi điều chế tự động Sửa lỗi + Máy thu Navdat phát thông số điều chế sau tự động: Đề án sóng mang phụ Loại lỗi mã hóa + Ngồi DS, báo cáo thông tin điền TIS MIS Hơn nữa, báo cáo thơng tin bổ sung kênh ước tính : SNR(Signalto-noise ratio), BER(Bit error rate), MER(Modulation error rate) - Khối đa ghép kênh: + Nhận tập thông tin từ điều khiển + Xác định loại chế độ phát sóng + Giải mã tập thông tin cần thiết + Xác định thông điệp thơng tin có sẵn cho ứng dụng thiết bị đầu cuối sử dụng thơng điệp + Xóa tập thơng tin hết hạn Tại trạm thu nên có sẵn hệ thống hiển thị cấu hình giao diện với ứng dụng dành riêng cho thiết bị tàu quản lí nhận dạng tàu, mã hóa - Bộ điều khiển: Bộ điều khiển: 43 + Trích xuất tập thơng tin từ DS (hợp gói tin vào tập tin) + Các dòng TIS MIS phần khác thông tin đưa giải điều chế + Thu thập thông tin sau từ tập tin đa ghép kênh : • Tổng số lượng tập thơng tin giải mã • Số lượng tập thơng tin có • Sự kiện lỗi (ví dụ giải mã lỗi) - Khối cung cấp lượng: Việc cung cấp lượng phải ln điều chỉnh để cung cấp lượng tàu, đảm bảo cho tàu thiết bị tàu ln hoạt động b) Tàu nhận tín hiệu giả định: Những thông số kỹ thuật máy thu tàu giả định nêu với mục đích để có tối thiểu SNR cho giải điều chế OFDM (16-QAM 64-QAM, giúp tàu hoạt động biển nhận dạng tín hiệu đồng thời giảm can nhiễu mức tối thiểu Dưới bảng tổng hợp tạo tín hiệu giả định cho tàu thu: NAVDAT ship receiver performance specifications Feaquency band Adjacent channel protection Noise factor Usable sensitivity for BER = 10-4 after error 495 to 505 kHz > 40 dB @ kHz < 20 dB < -100 dBm correction Dynamic Minimal usable RF field (with adapted receiving > 80 dB 25 dB ( µ V/m) antenna) Hình 2.15 Thơng số kĩ thuật máy thu Navdat 44 2.4 Mạng tần số vô tuyến kỹ thuật số Mondiale (Digital Radio Mondiale_DRM) 2.4.1 Mạng tần số vô tuyến kỹ thuật số vô tuyến Mondiale: Các đài vô tuyến kỹ thuật số quốc tế phát sóng tiêu chuẩn kỹ thuật số vô tuyến Mondiale (DRM) sử dụng cho kỹ thuật số phát sóng vơ tuyến MF HF DRM cơng nghệ cung cấp vùng phủ sóng rộng lớn, cải thiện tín hiệu trung thực (thơng qua kỹ thuật số sửa lỗi mã hóa), giúp loại bỏ can nhiễu đa đường (bao gồm nhiễu sóng trời) mở rộng phạm vi phủ sóng tín hiệu truyền Kĩ thuật phát sóng DRM thực 16-QAM 64-QAM chế độ điều chế, tùy thuộc vào u cầu phủ sóng, vị trí máy phát, công suất độ cao ăng ten 2.4.2 Chế độ vận hành: Hệ thống DRM giúp mạng đơn tần (SFN)(single frequency network) hoạt động Đây trường hợp nhiều máy phát truyền tần số, đồng thời, tín hiệu liệu giống hệt Thông thường máy phát xếp có chồng chéo vùng phủ sóng, đài phát nhận tín hiệu từ nhiều máy phát Cung cấp tín hiệu đến với thời gian cường độ tín hiệu mạnh Như vậy, dịch vụ phủ sóng cải thiện địa điểm so với có máy phát cung cấp dịch vụ đến địa điểm Sử dụng số máy phát mạng SFN, khu vực quốc gia bao phủ hoàn toàn cách sử dụng tần số nhất, khe thời gian nhất, cải thiện hiệu phổ tần 45 CHƯƠNG III: KHẢO SÁT KHẢ NĂNG ÁP DỤNG HỆ THỐNG NAVDAT CHO TÀU THUYỀN Vào ngày tháng năm 2015, kì họp thứ hai, chương trình nghị tiểu ban điều hướng, truyền thơng tìm kiếm cứu nạn biển IMO (International Maritime Organization) họp phân tích phát triển hệ thống truyền thông vô tuyến công nghệ Navdat biển, kiểm tra phát sóng vơ tuyến thơng tin liên quan đến an toàn hàng hải dựa tiến hành Trung Quốc 3.1 Giới thiệu: + ITU khuyến nghị ban hành ITU-R M.2010 tháng ba năm 2012 COMSAR 16/4/3 trình bày thơng số hoạt động ứng dụng hệ thống Navdat + Tháng Mười năm 2012, báo cáo họp thứ tám phần IMO / ITU Expert Group vấn đề truyền thông hàng hải (COMSAR 17/4) Navdat GMDSS đại hóa + Theo ITU-R M.2010 tiêu chuẩn kỹ thuật khác, Trung Quốc thực nghiên cứu thử nghiệm Navdat kể từ năm 2013 3.2 Nghiên cứu thử nghiệm: + Trong năm 2014, hệ thống kiểm nghiệm Navdat xây dựng Thượng Hải, Trung Quốc, bao gồm : Hệ thống Thông tin Nguồn (SIS), Hệ thống Thông tin Quản lý (SIM), Navdat Radio Station (NRS), thiết bị đầu cuối tàu ECDIS Các kiến trúc hệ thống kiểm nghiệm 46 a) Sơ đồ trạm phát bờ b) Sơ đồ trạm thu tàu Hình 3.1 Sơ đồ kiến trúc sơ đồ hệ thống kiểm tra Navdat + Hệ thống thí nghiệm tái sử dụng hệ thống truyền Navtex trung tần số Thượng Hải Đài Coast Để kiểm tra hiệu nhận tín hiệu Navdat, ba trạm nhận thiết lập đảo ngồi khơi, cảng ven biển khu vực nội địa dọc Sông Dương Tử tương ứng, tất 100 km từ trạm radio Navdat 47 + Tỷ lệ nhận tín hiệu để tỷ số nhiễu (SNR) OFDM khác chế độ điều chế thử nghiệm, thể bảng Kết cho thấy nhiễu vơ tuyến có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất tiếp nhận Navdat Các đài phát gần thành phố có nhiễu vơ tuyến lớn so với đảo ngồi khơi ban đêm nhiễu vô tuyến cao ban ngày + Các khung liệu thử nghiệm sử dụng mã Low Density Parity Check (LDPC) mã Interleaving (kĩ thuật sửa lỗi) có hiệu 50% Mã LDPC có hiệu suất tốt, sửa chữa sai sót, hiệu với kênh truyền dẫn tín hiệu khác Các thử nghiệm cho thấy lỗi xảy việc tiếp nhận tập tin Navdat làm cho tồn tập tin khơng có Do đó, tập tin cần phải liên tục phát sóng để so sánh sửa lỗi + Một kiểm tra hiệu chỉnh ENCs (Electronic Navigational Charts_Biểu đồ điều hướng điện tử) Một tập tin chỉnh ENCs định dạng S-57 phát triển theo quy định thông tin Mairners Các tập tin phát sóng Navdat Các thiết bị đầu cuối Navdat tàu nhận gửi tín hiệu tới ECDIS ECDIS tự động xếp tín hiệu theo biểu đồ sau xác nhận Các tập tin 78 kb, thơng báo Mairners định dạng PDF có 13 trang tổng thể 2843 kb 48 a Biểu đồ gốc b Thông báo Mairners 49 c Các biểu đồ cập nhật Hình 3.2 Sơ dồ kiểm tra sửa chữa ENC thông qua Navdat (a, b, c) + Một định dạng XML thử nghiệm phát sóng thơng tin: Trong trình kiểm tra, hình ảnh văn liên quan đến cảnh báo hướng, dự báo thời tiết, thủy văn ghi hàng hải khác Thông tin an toàn (MSI) chỉnh sửa thành định dạng XML phát sóng qua NAVDAT,các thử nghiệm cho thấy MSI định dạng XML hiển thị thiết bị đầu cuối NAVDAT tàu Ghi chú: XML ( Extensible Markup Language ), ngôn ngữ đánh dấu mở rộng có khả mơ tả đơn giản hóa nhiều loại liệu khác + Thảo luận : Các băng thông vô tuyến Navdat 10 kHz, băng thông vô tuyến Navtex kHz Có khác biệt hoạt động chống nhiễu Navdat Navtex Theo điều kiện làm việc tương tự so với Navtex, Navdat có SNR thấp 10 lần hiệu suất chống nhiễu Vì vậy, phạm vi Navdat nhỏ so với Navtex hành Để tăng cường 50 độ tin cậy, tập tin mã LDPC nhóm lại liên tục phát sóng Một tập tin 500 KB phát sóng OFDM / 16QAM điều chế chế độ lần làm tổng thời gian truyền phút giảm hiệu truyền tải Các thử nghiệm rằngcác tập tin chỉnh ENCS phát sóng Navdat hiển thị ECDIS hình điều hướng khác để giảm bớt khối lượng công việc thủy thủ để cải thiện tính tại, xác việc điều chỉnh biểu đồ Hình 3.3 Bảng so sánh Navtex va Navdat Trong hệ thống NAVTEX phục vụ cộng đồng hàng hải tốt, lại có hạn chế định số lượng thơng tin gửi, nội dung thông tin không phù hợp với hệ thống định vị dựa máy tính ngày Là phần việc xem xét tổng thể kế hoạch đại hóa hệ thống GMDSS, NAVDAT (Navigational Data) sử dụng băng tần số 500kHz, trước sử dụng cho tin nhắn bị nạn, tất băng thông tần số 490 518 kHz NAVTEX Thơng lượng liệu đạt (như trái ngược với lý thuyết tối đa) 12 - 18kbps (so với 0.1kbps cho NAVTEX), với dãy NAVTEX Dữ kiệu thực thời gian sở khe NAVTEX, tất kênh có 51 thể đồng để gửi liệu lúc Với tốc độ liệu cao hơn, đề xuất trạm có khe thời gian phút, với chu kỳ lặp lại 30 60 phút Bằng cách liên kết với GPS số MMSI tàu, gửi thông tin đến tất tàu khu vực cụ thể, cho tàu cá, tất tàu phạm vi Ngồi thơng tin NAVTEX hiện, gửi liệu dự báo kỹ thuật số (ví dụ: GRIB liệu), thông tin chi tiết VTS, chỉnh biểu đồ (giấy kỹ thuật số) dịch vụ nâng cao khác Các receiver sử dụng ăng-ten nhỏ (kích thước tương đương với ăng-ten NAVTEX hành) Khi khảo sát Trung Quốc, hệ thống Navdat cho chứng tín hiệu tích cực, vấn đề nhiễu có ảnh hưởng nhiều so với Navtex ưu điểm vượt trội nhiều so với Navtex Trong tương lai, qua họp, khuyến nghị tổ chức IMO ITU nước toàn giới áp dụng hệ thống Navdat, hệ thống ngày hoàn thiện 52 KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu hệ thống Navdat, khảo sát khả áp dụng hệ thống Navdat cho tàu thuyền ”, em thấy đa dạng tính thời hệ thống Navdat Hệ thống thông tin liên lạc nói chung hệ thống Navdat góp phần khơng nhỏ vào việc an ninh, an tồn giao thơng biển, hệ thống cải biên mặt đổi đại hóa hệ thống thơng tin liên lạc hàng hải quốc tế cho liệu phát sóng Cùng với phát triển mạnh mẽ hệ thống intrenet hệ thống phát truyền hình, hệ thống Navdat có ưu chuyển nhanh chóng hệ thống thơng tin Là hệ thống hoàn toàn giới, qua hội thảo hội nghị tiểu ban, hệ thống Navdat ngày hoàn thiện tương lai Do thời gian nghiên cứu đề tài lượng kiến thức, hiểu biết hạn chế nên đồ án tốt nghiệp em nhiều điểm thiếu sót, kính mong q thầy bạn tham khảo, góp ý để đồ án hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn 53 Tài liệu tham khảo 1.https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/m/R-REC-M.2010-0-201203-I!! PDF-E.pdf 2.http://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-M.2201-2010-PDF-E.pdf 3.http://www.pcnavtex.com/AboutNAVTEX/NAVDAT 4.GMDSS HandBook JCG GMDSS Symposium 2013 NAVDAT https://edocs.imo.org/Processing/English/NCSR 2-INF.4.docx 54 ... dạng văn mà dạng hình ảnh đồ thị Do để tìm hiểu sâu hệ thống em thực nghiên cứu đề tài : “ Nghiên cứu hệ thống Navdat, khảo sát khả áp dụng hệ thống Navdat cho tàu thuyền ” Nội dung đề tài gồm... Giới thiệu chung hệ thống Navdat + Chương II : Các tham số hệ thống Navdat + Chương III : Khảo sát khả áp dụng hệ thống Navdat cho tàu thuyền CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG NAVDAT 1.1 Giới... CỦA HỆ THỐNG NAVDAT 2.1 Đặc điểm hoạt động: Hệ thống Navdat sử dụng phân bố khe thời gian tương tự hệ thống Navtex Hệ thống Navdat làm việc mạng đơn tần (SFN) Trong trường hợp máy phát tần số đồng