Jūras ultraīsviļņu radio

Standarta pārnēsājamā jūras UĪV radiostacija, kādai atbilstoši globālās jūras negadījumu un drošības sakaru sistēmas (Global Maritime Distress and Safety System (GMDSS)) prasībām obligāti jāatrodas uz lielajiem jūras kuģiem

UĪV radiostacija un ciparu selektīvā izsaukuma (Digital Selective Calling (DSC)) iekārta ar radiosardzi 70. kanālā. DSC iekārta augšpusē

Vecs jūras UĪV radiotelefons. Ražots no 1976. līdz 1989. gadam

Jūras ultraīsviļņu radio jeb jūras UĪV radio (angļu: marine very high frequency (VHF) radio) ir globāla kuģu un citu peldlīdzekļu divvirzienu raidītājuztvērēju sistēma, ko izmanto divvirzienu balss sakariem starp kuģiem, starp kuģi un krastu (piemēram, ar ostu kapteiņiem) un atsevišķos gadījumos starp kuģi un lidaparātu. Tā izmanto FM kanālus ultraīsviļņu diapazonā frekvencēs no 156 līdz 174 MHz, kuras Starptautiskā telekomunikāciju savienība dēvē par "jūras UĪV mobilo joslu" (VHF maritime mobile band). Dažās Ziemeļvalstīs izmanto tādus papildus kanālus kā L un F atpūtas un zvejas kuģiem (155,5 līdz 155,825 MHz). Raidītāja jauda ir ierobežota līdz 25 W, ļaujot sazināties apmēram 100 kilometru (54 jūras jūdžu) attālumā.

Jūras ultraīsviļņu radiostacijas atrodas uz visiem lielajiem kuģiem un vairuma jūrā izmantojamo mazo peldlīdzekļu. Ar nedaudz atšķirīgu regulējumu sistēmu izmanto arī upēs un ezeros. To izmanto daudziem uzdevumiem, tai skaitā jūras navigācijā un satiksmes vadībā, izsaucot glābšanas dienestus un sazinoties ar ostām, slūžām, tiltiem un jahtu ostām.

Vēsture

Jūras radio bija pirmais radio tehnoloģijas komerciālais pielietojums, kas ļāva kuģiem uzturēt sakarus ar krastu un citiem kuģiem, kā arī nosūtīt nelaimes izsaukumus glābšanas uzsākšanai avāriju gadījumos. Radio sakarus 1890. gados izgudroja Guljelmo Markoni. Markoni uzņēmums, sākot no 1900. gadiem, uz kuģiem sāka uzstādīt radiotelegrāfa stacijas. Markoni uzbūvēja virkni krasta staciju un 1904. gadā ieviesa pirmo Morzes koda nelaimes izsaukumu — burtus CQD — kurus lietoja līdz 1906. gadam, kad vienojās par SOS izmantošanu. Pirmā ievērojamā jūras glābšana, kas tika veikta pateicoties radio, notika 1909. gadā nogrimstot luksusa lainerim RMS^[1] Republic, kad tika izglābtas 1500 dzīvības. Šis gadījums un 1912. gada RMS Titanic glābšana jūras radio nozari sabiedrībā padarīja populāru un jūras radio operatori tika uztverti kā varoņi. 1920. gadā ASV bija 12 krasta staciju ķēde Atlantijas piekrastē no Bārhārboras (Barharbour) Meinas štatā līdz Keipmejai (Cape May) Ņūdžersijas štatā.^[2]

Sākumā jūras radio raidītāji izmantoja garo viļņu diapazonu. Pirmā pasaules kara laikā tika attīstīta amplitūdas modulācija un 1920. gados dzirksteļspraugas radiotelegrāfijas aprīkojumu nomainīja elektronu lampu radiotelefonija, atļaujot balss sakarus. Tāpat 1920. gados atklāja debess viļņu atstarošanos no jonosfēras, kas ļāva izmantot mazas jaudas elektronu lampu īsviļņu diapazona raidītājus, lai sazinātos lielos attālumos.

Otrajā pasaules karā, Atlantijas kaujas laikā, lai izvairītos no vācu radioizlūkošanas, amerikāņu un britu konvoju eskorts lietoja radio sakariem starp kuģiem (Talk-Between-Ships (TBS)), kuri darbojās UĪV diapazonā.^[3]

Iekārtu tipi

Radiostacijas var būt stacionāras vai pārnēsājamas. Stacionāro iekārtu priekšrocības parasti ir uzticamāks barošanas avots, lielāka raidītāja jauda, lielāka un efektīvāka antena, kā arī lielāks displejs un pogas. Pārnēsājamās radiostacijas (bieži ūdensdrošas UĪV rācijas veidā) var tikt izmantotas smailītē vai avārijas gadījumā aiznestas uz glābšanas laivu, tām ir savs barošanas avots un tās ir ūdensdrošas, ja atbilst globālās jūras negadījumu un drošības sakaru sistēmas (Global Maritime Distress and Safety System (GMDSS)) prasībām. Dažas pārnēsājamās UĪV radiostacijas pat ir sertificētas izmantošanai kā avārijas radiostacijas sprādzienbīstamā vidē (piemēram, uz gāzes tankkuģiem vai naftas ieguves platformām).

Tikai balss

Tikai balss pārraidei paredzētās iekārtas ir izplatītākais un vecākais iekārtu tips. Izsaukumiem un sakariem šīs iekārtas paļaujas uz cilvēka balsi. Daudzas lētākās pārnēsājamās un vecākās stacionārās radiostacijas paredzētas tikai balss sakariem.

Ciparu selektīvais izsaukums

Ciparu selektīvā izsaukuma (Digital Selective Calling (DSC)) iekārta ir daļa no globālās jūras negadījumu un drošības sakaru sistēmas (GMDSS) un nodrošina visas balss sakaru iekārtu funkcijas, kā arī dažas papildu iespējas:

• iespēju izsaukt citu kuģi, izmantojot unikālu identifikācijas kodu (Maritime Mobile Services Identity Number (MMSI)).^[4] Informācija tiek pārraidīta ciparu veidā un uztverošā iekārta brīdina operatoru par ienākošu izsaukumu, tiklīdz tiek atpazīts sava kuģa MMSI. Izsaukumi tiek pārraidīti tam īpaši paredzētā UĪV 70. kanālā, kuru DSC iekārtām pastāvīgi jāklausās. Sekojošie balss radiosakari notiek citā, izsaucēja norādītā kanālā;
• nelaimes trauksmes poga, kura automātiski nosūta nelaimes ziņojumu ciparu veidā identificējot nelaimē esošo kuģi un nelaimes veidu;
• iebūvēts GPS uztvērējs vai iespēja pieslēgties ārējam GPS uztvērējam, lai kuģa atrašanās vieta varētu tikt automātiski nosūtīta kopā ar nelaimes ziņojumu.

Iegādājoties DSC radiostaciju, jaunajam lietotājam tajā ir jāieprogrammē tā kuģa MMSI numurs, uz kura iekārtu paredzēts izmantot. MMSI numura nomaiņa pēc sākotnējās programmēšanas var būt problemātiska un prasīt īpašu aprīkojumu vai programmnodrošinājumu. Tiek uzskatīts, ka tas tiek darīts, lai novērstu zādzības.

Automātiskā identifikācijas sistēma

GMSK modulatora piemērs. h(t) ir Gausa funkcija

Attīstītāki raidītājuztvērēji atbalsta automātisko identifikācijas sistēmu (AIS). Tās darbība balstās uz UĪV iekārtā iebūvētu vai tai pievienotu ārējo GPS uztvērēju, ar kura palīdzību raidītājuztvērējs nosaka savu atrašanās vietu un šo informāciju, kopā ar citiem datiem par kuģi (MMSI numurs, krava, iegrime, galamērķis u.c.) noraida blakus esošajiem peldlīdzekļiem. AIS strādā režģtīklā un pilnībā funkcionālas iekārtas retranslē AIS ziņojumus no citiem kuģiem, tādējādi ievērojami palielinot sistēmas darbības attālumu. Tomēr dažas zemākas klases iekārtas spēj ziņojumus tikai uztvert vai arī nenodrošina to retranslāciju.

AIS datus pārraida šim nolūkam īpaši paredzētos UĪV kanālos 87B un 88B ar datu pārraides ātrumu 9 600 bit/s modulācijai izmantojot minimālas nobīdes frekvenču manipulāciju ar Gausa funkcijas filtru (Gaussian minimum-shift keying (GMSK)).^[5] Pārraidēm katra stacija izmanto savu, vienāda garuma laika nogriezni. Šādu iekārtu darbības veidu sauc par laikā atdalītu multipleksēšanu (Time-division multiplexing).

Īsziņu nosūtīšana

Starp jūras UĪV raidītājuztvērējiem, ja tie atbilst jūras pakalpojumu radiotehniskās komisijas (Radio Technical Commission for Maritime Services (RTCM)) standartam 12301.1., ir iespējams nosūtīt teksta ziņojumus līdzīgi kā SMS.^[6] Tomēr 2019. gadā šo funkciju atbalstīja tikai neliels skaits raidītājuztvērēju. Lai saņemtu ziņojumu, uztverošajai stacijai jābūt noskaņotai tajā pašā kanālā, kurā strādā pārraidošā stacija.

Normatīvais regulējums

ASV jebkura persona var legāli iegādāties jūras UĪV radio un izmantot to sakariem bez īpašas atļaujas, ja vien tā ievēro noteiktas procedūras. Vairumā citu valstu, lai pārraidītu jūras UĪV frekvencēs, jāiegūst atļauja. Latvijā kuģu staciju atļaujas izsniedz valsts akciju sabiedrība "Elektroniskie sakari".

Arī personāls tiek sertificēts. Apvienotajā Karalistē, Īrijā un dažās Eiropas valstīs, tajā skaitā Latvijā, minimālā prasība, lai lietotu uz kuģa uzstādītu UĪV radio, ir piekrastes radio operatora sertifikāts. To parasti iegūst pēc apmēram trīs dienu ilgu kursu pabeigšanas un noslēguma pārbaudījumu nokārtošanas.^[7] Šis sertifikāts tiek izsniegts darbam ezeros un piekrastē, bet darbam tālāk no krasta paredzēts tāljūras radio operatora sertifikāts, jo tas bez UĪV aptver arī īsviļņu (high frequency (HF)) un vidējo viļņu (medium frequency (MF)) radiostacijas, kā arī Inmarsat sistēmas.^[8]

Jūras automātiskā raidītāja identifikācijas sistēma

Kontinentālās Eiropas iekšējos ūdensceļos ir obligāta automātiskā raidītāja identifikācijas sistēma (Automatic Transmitter Identification System (ATIS)), kura nosūta kuģa identifikācijas kodu pēc katras balss pārraides. Identifikators sastāv no desmit ciparu koda, kurā ir vai nu iekodēts kuģa izsaukuma signāls, vai, no reģiona ārpuses nākušiem kuģiem, MMSI numurs, kura priekšā pielikts cipars 9. Prasība Eiropā izmantot ATIS un lietojamie UĪV kanāli ir stingri noteikti. Pēdējie saistošie noteikumi ir Bāzeles vienošanās.

Kanāli un frekvences

Jūras UĪV radiostaciju veido raidītāja un uztvērēja kombinācija. Tā strādā tikai standarta starptautiskajās frekvencēs, kuras sauc par kanāliem. 16. kanāls (156,8 MHz) ir starptautiskais izsaukuma un briesmu kanāls. Pārraides jauda ir robežās no viena līdz 25 vatiem, kas dod maksimālo darbības attālumu apmēram 60 jūras jūdzes (111 km) starp antenām uz augstiem kuģiem un kalniem, vai 5 jūras jūdzes (9 km) starp antenām, kas uzstādītas mazās laivās jūras līmenī.^[9] Tiek izmantota frekvences modulācija ar vertikālo polarizāciju, kas nozīmē, ka labas uztveršanas nodrošināšanai antenām jābūt izvietotām vertikāli. Lielāka attāluma jūras sakariem izmanto jūras MF un jūras HF diapazonus, kā arī pavadoņtelefonus.

Frekvences, kanālus un dažus to izmantošanas aspektus uzrauga Starptautiskā telekomunikāciju savienība (International Telecommunication Union (ITU)). Oficiāls saraksts dots ITU 2009. gada 27. marta cirkulārā CM/19. Sākotnēji tika nozīmēti tikai kanāli no viens līdz 28 ar 50 kHz attālumu starp blakus kanāliem. Pilna duplex^[10] kanāliem tika nozīmēta otra frekvence, kura atradās 4,6 MHz augstāk par pirmo.

Vēlākie uzlabojumi radio tehnoloģijā ļāva samazināt attālumu starp blakus kanāliem līdz 25 kHz un kanāli ar numuriem 60 līdz 88 tika ievietoti starp sākotnējiem kanāliem.

Kanāli 75 un 76 ir izlaisti, jo tie atrodas abās pusēs 16. izsaukuma un briesmu kanālam un kalpo tā aizsardzībai. Simplex^[11] kanālu otrās frekvences, kādas tiem būtu piešķirtas, ja kanāli būtu paredzēti duplex sakariem, netiek izmantotas jūrā un var tikt paredzētas citiem mērķiem atkarībā no valsts. Piemēram, 160 līdz 161 MHz josla veido daļu no Amerikas dzelzceļu asociācijas kanāliem, kurus izmanto ASV un Kanādas dzelzceļi.^[12] ASV kanāli atšķirās no starptautiskajiem, tādēļ strādājot ASV ūdeņos UĪV radiostacija jāpārslēdz darbam ar ASV kanāliem.^[13]

Starptautiskie UĪV kanāli^[14]

Kanāls	Simplex		Duplex		Kanāls	Simplex		Duplex
	Starp kuģiem	Osta	Osta	Publisks		Starp kuģiem	Osta	Osta	Publisks
1			●	●	60			●	●
2			●	●	61			●	●
3			●	●	62			●	●
4			●	●	63			●	●
5			●	●	64			●	●
6	●				65			●	●
7			●	●	66			●	●
8	●				67	●	●
9	●	●			68		●
10	●	●			69	●	●
11		●			70	DSC
12		●			71		●
13	●	●			72	●
14		●			73	●	●
15	●	●			74		●
16	Briesmas un izsaukums				75	Aizsardzības josla
17	●	●			76	Aizsardzības josla
18			●		77	●
19			●		78			●	●
20			●		79			●
21			●		80			●
22			●		81			●	●
23				●	82			●	●
24				●	83				●
25				●	84			●	●
26				●	85				●
27				●	86				●
28				●	87				●
					88			●	●

Sakaru procedūras

Simplex sakaru režīma ilustrācija

Pusdupleksa sakaru režīma ilustrācija

Īsta Mayday izsaukuma piemērs, ko veica MK^[15] Summit Venture, kad tas sadūrās un sagrāva tiltu Sentpītersbērgā 1980. gadā

Jūras UĪV radio pārsvarā izmanto simplex režīma radiosakarus bez retranslācijas. Sakari starp kuģiem notiek vienā radio frekvencē, bet sakariem ar krastu var tikt lietotas arī divas frekvences. Tomēr, šādā gadījumā, parasti abas stacijas nevar pārraidīt vienlaicīgi. Simplex režīmā, vienā un tajā pašā momentā, pārraidīt var tikai viena stacija un abas strādā vienā frekvencē. Pusdupleksa režīmā kuģa radiostacija raida vienā frekvencē, bet uztver otrā. Krasta radiostacija raida tajā frekvencē, kurā uztver kuģa stacija, bet klausās frekvenci, kurā raida kuģis. Tā kā vairums kuģu radiostaciju nevar vienlaicīgi raidīt un uztvert, tad pārraides no kuģa un krasta stacijām notiek pamīšus, laikā atdalīti. Raidītājuztvērējs parasti atrodas uztveršanas režīmā, bet, lai pārraidītu, operatoram jānospiež tangente uz radiostacijas vai mikrofona, kura ieslēdz raidītāju un izslēdz uztvērēju. Daži kanāli paredzēti darbam duplex režīmā, kur sakari var notikt abos virzienos vienlaicīgi, ja vien aprīkojums abās pusēs to atļauj.^[16] Katram pilna duplex kanālam ir piesaistītas divas frekvences. Šie kanāli var tikt izmantoti, lai zvanītu publiskajā telefonu tīklā par maksu, kuru nosaka krasta radiostaciju operators. Izmantojot pilna duplex režīmu, sakari ir līdzīgi tiem, kādus realizē ar mobilajiem vai kabeļtelefoniem. Pusdupleksa režīmā balsi, dotajā laika momentā, var pārraidīt tikai vienā virzienā. Operatoram laivā, runājot, jātur nospiestu tangenti jeb raidīšanas pogu. Vēl joprojām šāds pakalpojums atsevišķos rajonos ir pieejams, lai arī tā popularitāte ir strauji samazinājusies attīstoties mobilajiem un pavadoņtelefoniem. Jūras UĪV radio var uztvert meteoroloģisko prognožu pārraides, kur tādas ir pieejamas.

Vispāratzītos jūras radiosakaru izmantošanas noteikumus sauc par balss radiosakaru radio apmaiņas noteikumiem. Šie starptautiskie noteikumi paredz, ka:

• stacijām jāklausās 30 sekundes pirms pārraides un tās nedrīkst pārtraukt citas stacijas;
• ja radio netiek izmantots citiem mērķiem, jānodrošina radio klausīšanās sardze 16. kanālā. Visus izsaukumus veic 16. kanālā, izņemot briesmu gadījumus, kad var tikt nozīmēti atsevišķi darba kanāli sakariem starp kuģiem un starp kuģi un krasta staciju (vienīgais izņēmums ir ASV, kur izsaukumi var tikt veikti arī 9. kanālā);
• briesmu laikā 16. kanāls tiek uzturēts brīvs no jebkādiem citiem radiosakariem, kamēr kontrolējošā stacija to neatbrīvo izmantojot provārdu seelonce feenee. Ja kāda stacija tomēr turpina izmantot 16. kanālu briesmu laikā, kontrolējošā stacija izdod komandu seelonce mayday;
• tiek izmantots tādu starptautisko izsaukuma procedūru komplekts kā Mayday briesmu izsaukums, Pan-pan steidzamības izsaukums un Sécurité navigācijas brīdinājuma izsaukums;
• tiek izmantoti tādi angļu valodā bāzēti provārdi kā acknowledge (apstiprinu), all after (viss pēc), all before (viss pirms), all stations (visas stacijas), confirm (apstiprinu), correct (pareizi), correction (labojums), in figures (skaitļos), in letters (burtos), over (uztveru), out (līdz sakariem), radio check (sakaru pārbaude), read back (atkārto), received (pieņemts), say again (atkārtojiet, lūdzu), spell (saki pa burtiem), standby (uzgaidi), station calling (stacija, kura izsauc), this is (es), wait (uzgaidi), word after (vārds pēc), word before (vārds pirms), wrong (nepareizi). Runājot ar vietējām stacijām, daļas provārdu vietā var tikt lietoti vietējās valodas ekvivalenti;
• tiek izmantots NATO fonētiskais alfabēts: alfa, bravo, charlie, delta, echo, foxtrot, golf, hotel, india, juliett, kilo, lima, mike, november, oscar, papa, quebec, romeo, sierra, tango, uniform, victor, whiskey, x-ray, yankee, zulu;
• tiek izmantota angļu valodā vai angļu un romāņu valodās bāzētā fonētiskā ciparu sistēma: wun, too, tree, fow-er, fife, six, sev-en, ait, nin-er, ze-ro, decimal. Kā alternatīvu jūras radiosakaros var izmantot: unaone, bissotwo, terrathree, kartefour, pantafive, soxisix, setteseven, oktoeight, novenine, nadazero.

Nedaudz izmainītā veidā noteikumus var piemērot iekšējo ūdeņu kuģniecībā, kā tas ir izdarīts Rietumeiropā spēkā esošajos Bāzeles noteikumos.

Nākotne

2022. gadā ETSI, lai risinātu aizvien pieaugošo balss kanālu deficītu, izplatīja piedāvājumu jūras UĪV joslā izmantot frekvencē atdalītas daudzu lietotāju piekļuves (Frequency-division multiple access (FDMA)) protokolus. Dažos gadījumos kanālu deficītu izraisa tādu sistēmu kā automātiskā identifikācijas sistēma plaša izmantošana. Plāns ietver ievērojami šaurāku 6,25 kHz attālumu starp blakus kanāliem un nodrošinās gan balss, gan datu pārraides.^[17]

Atsauces

1. Karaliskais Pasta kuģis (Royal Mail Ship (RMS))
2. Harbord J. G. The Commercial Uses of Radio The Annals of the American Academy of Political and Social Science 142. sējuma 1. papildinātais izdevums, 1929. gada marts. Skatīts: 2023. gada 9. decembrī
3. Naval radio operations during world war II Radio communications and signals intelligence in the Royal Canadian navy. 2020. gada 24. jūnijs. Skatīts: 2023. gada 9. decembrī
4. 2016. gada 12. janvāra Ministru kabineta noteikumu Nr. 30 "Kuģu radio un navigācijas aprīkojuma izmantošanas un apkalpošanas noteikumi" 5. sadaļas "Avārijas radiobojas kodēšana, reģistrēšana un apkalpošana" 55. punkts.
5. Technical fundamentals All About AIS. Skatīts: 2023. gada 17. decembrī
6. RTCM Published Standards & Publications Radio Technical Commission for Maritime Services. Skatīts: 2023. gada 19. decembrī
7. Jūrnieku apmācības kursu nosaukumi Rīgas Tehniskās universitātes Liepājas Jūrniecības koledža. Skatīts: 2023. gada 21. decembrī
8. GMDSS, Tāljūras, Piekrastes radio operatora kvalifikācijas sertifikāts VSIA "Latvijas Jūras administrācija" Jūrnieku reģistrs. Skatīts: 2023. gada 21. decembrī
9. Marine Guidance Note 324 (M+F) Radio: Operational Guidance on the Use Of VHF Radio and Automatic Identification Systems (AIS) at Sea Maritime and Coastguard Agency, 8. lpp. Skatīts: 2023. gada 25. decembrī
10. Duplex sistēmā katra stacija raida savā frekvencē un vienlaicīgi saņem otras stacijas raidīto signālu, līdzīgi kā pa tālruņa aparātu, kur var reizē runāt un klausīties
11. Abas stacijas ir uz vienas frekvences, tādēļ raidītājs pieļauj operatoram vai nu runāt vai klausīties, bet ne abus reizē. Šādu situāciju apzīmē ar simplex. Lielākā daļa VHF frekvenču ir simplex
12. AAR Channel Numbering System American Association of Railroads. Skatīts: 2023. gada 25. decembrī
13. U.S. VHF Channel Information United States Coast Guard Navigation Center. Skatīts: 2023. gada 25. decembrī
14. Gorelikov N. GMDSS Operators Course. 66. lpp.
15. Motorkuģis
16. Marine Guidance Note 324 (M+F) Radio: Operational Guidance on the Use Of VHF Radio and Automatic Identification Systems (AIS) at Sea Maritime and Coastguard Agency, 9. — 11. lpp. Skatīts: 2023. gada 27. decembrī
17. Digital VHF Maritime Radio; Air interface for voice and data services using FDMA in 6,25 KHz bandwidth European Telecommunications Standards Institute, 2022. 7. lpp.

Ārējās saites

• Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Jūras ultraīsviļņu radio.
• Jūras radiosakari
• Pamācība jūras UĪV radio izmantošanā (angliski)