Lodní doprava

Když jsem před více jak 25 lety začal poslouchat krátké vlny, bylo možné slyšet spoustu zajímavého námořního provozu vysílající jak fonii, telegrafem ale i digitálními druhy provozu.  Moderní doba samozřejmě zasáhla, spousta provozu z krátkovlnných pásem zmizela, naštěstí ale ne úplně všechno a tak je stále možné lodní dopravu sledovat. Zkusme se tedy podívat na moderní námořní komunikaci obšírněji.

Lodní doprava v současnosti využívá komunikační kanály v radiových pásmech od dlouhých vln až po satelitní spojení v L-pásmu (1,5 GHz). Každý typ komunikace se používá specificky podle potřeb posádky, typu zpráv a pozice lodi. Spojení mezi lodí a pevninou je realizováno jak foneticky, tak pomocí digitálních zpráv. Stejným způsobem jsou předávány i zprávy zpět na loď. Navíc zde ovšem figuruje jedno specifikum a tou jsou důležitá vysílání všeobecného charakteru (neadresovaná), ve kterých jsou důležité informace o počasí, pozicích nepohyblivých lodí tvořící překážky, omezené prostory pro vojenská námořní cvičení a další navigační výstrahy. Tyto zprávy jsou opět vysílány jak fónií, tak pomocí textových či grafických zpráv.

Lodní doprava tvoří vedle letecké druhý nejpoužívanější typ přepravy osob a v případě přepravy zboží a surovin je dokonce nejpoužívanější. V praxi to znamená, že se po celém světě na mořích i řekách pohybují desetitisíce plavidel. Proto bylo nutné postupnými kroky modernizovat komunikaci lodí a možnost předávání navigačních informací, spolehlivé předávání informací o nebezpečí a předávání informací o život ohrožující situaci plavidla. Postupné rozšiřování různých digitálních prostředků tak pomohlo vzniku komplexního systému označeným GMDSS Global Maritime Distress and Safety System – tedy globální lodní záchranný systém. Ten zajišťuje spolehlivou komunikaci nejen v rámci nebezpečných situací, ale nám posluchačům, umožňuje sledování lodního provozu. Můžete se tak stát pasivní součástí jednoho záchranného systému a dokonce jej vlastně i svým přijímačem podpořit. V historii se již několikrát stalo, že se i posluchač z vnitrozemí stal aktérem nebezpečné situace na moři a přispěl tak k záchraně osádky plavidla v nebezpečí.

Identifikace lodí

Tak jako každé letadlo má svoji unikátní imatrikulaci a spousta z nich i radarový odpovídač, který má svoji unikátní „volací“ digitální adresu, tak i lodě bez ohledu na to, zda se jedná o loď plující na moři nebo jen na místním rybníku, má svoje označení. V případě, že je loď vybavena komunikačními prostředky s funkcemi systému GMDSS, má přidělené i unikátní digitální číslo s označením MMSI (Maritime Mobile Service Identity). Tento identifikant má v podstatě funkci „telefonního“ čísla. Tímto číslem je osádka lodě volána pobřežními stanicemi nebo jinými loděmi, je to ale také její identifikace v případě, kdy posílá komukoliv digitální zprávu, nebo někoho volá. Toto číslo je jednotné pro všechny komunikační prostředky ať se jedná o selektivní volbu radiostanice, posílání polohy plavidla přes krátké vlny či datovou komunikaci přes Inmarsat. Číslo MMSI není tvořeno náhodně, struktura je přesně definovaná pomocí speciální vyhlášky ITU. Samotné číslo pak přiděluje lokální autorita (např. ministerstvo dopravy).  MMSI není přidělováno jen lodím, ale také pobřežním stanicím a dokonce i konkrétním zařízením (záchranné majáky EPIRB apod.), Na internetu existují poměrně rozsáhlé (otázkou se je samozřejmě jak moc aktuální) seznamy MMSI čísel stanic, díky kterým můžete plavidla při příjmu identifikovat.

Systém DSC

Na krátkých vlnách, ale také v upravené verzi na VKV se používá systém selektivního volání lodí s označením DSC (Digital Selective Call). Jedná se o digitální přenos FSK modulací o rychlosti 100Bd a zdvihem 170Hz. Tento systém umožňuje přímé volání pobřežních nebo lodních stanic pomocí MMSI čísel. Umožňuje ale také některé funkce, ke kterým není potřeba další reakce člověka. Typickým příkladem je funkce TEST SPOJENÍ, nebo vyhlášení stavu nouze DISTRESS. Palubní radiostanice mají naprogramované základní volací kanály na krátkých vlnách, na kterých je možné provést automatický test spojení, tedy dotaz na pobřežní stanici a čekat na její následnou automatickou odpověď. Stejně jako hlasová služba má krátkovlnný volací kmitočet, i systém DSC má základní volací a SOS kanál a to na frekvenci 2187.5 kHz. Zde je na poslechu drtivá většina pobřežních stanic a libovolná loď na moři může na této frekvenci pomocí systému DSC požádat o hovor, poslat vlastní souřadnice, ale také především zavolat o pomoc v nouzi jakoukoliv okolní loď. Vyhlášení nouze je totiž vysíláno speciálním kódem a záchranné lodě dokonce mohou přímo odpovědět na toto volání. Jelikož se samozřejmě podmínky šíření na krátkých vlnách během dne a ročních období mění, jsou i na vyšších pásmech určené volací kmitočty DSC. Obsluha tak při neúspěšném testu spojení může zkusit test na vyšších pásmech.

Krátkovlnný systém DSC je možné dekódovat několika programy z nichž je asi nejkomplexnější program YaDD (verze 1.7.1). Ten umožňuje velmi podrobně sledovat komunikaci, logovat ji, ale také vizualizovat. Ve spojení se známým programem DX Maps je možné sledovat pobřežní stanice, které jste na všech pásmech zaslechli. Program bohužel neumí vizualizovat pozice lodí, jelikož jsou ale tímto systémem vysílány GPS souřadnice jen velmi vzácně, není to zase takový zásadní problém. Software umí dokonce ovládat i známý SDR přijímač Perseus, takže automaticky při přepnutí kmitočtu v tabulce automaticky přeladí i přijímač. K dekódování DSC lze ale použít i programy typu SORCERER, nebo MULTIPSK.

Speciální mutací je systém DSC pro VKV komunikaci. Jelikož se na velmi krátkých vlnách nepoužívá vysílání SSB, ale FM, byla zvolena dvoutónová FSK modulace. Přenosová rychlost je 1200Bd a všeobecný volací kanál pro DSC selektivní volbu byl stanoven na kanál 70 (156,525 MHz viz odstavec Říční lodní doprava). Systém DSC můžete také zaslechnout jako automatickou identifikaci stanice při zaklíčování u fónického hovoru.

Námořní meteorologické stanice

Jelikož je pro bezpečnost lodní dopravy aktuální počasí a jeho lokální předpovědi velmi důležitá, existuje několik komunikačních prostředků, jakými jsou na palubu dodány. Základní možností jsou meteorologické (navigační) fónické pobřežní stanice. Každá významná pobřežní stanice v definovaných časech vysílá zprávy pro lodě v okolí nebo pro oblast působnosti. V případě námořní dopravy se používají stále krátkovlnná pásma v rozsahu 1,6 – 2,5 MHz modulací SSB (USB) v rastru 3 kHz. Za účelem anoncování právě probíhajícího vysílání těchto zpráv se používá mezinárodní volací a SOS kanál 2182 kHz. Na něm před začátkem vysílání vyhlásí pobřežní stanice relaci se slovy „securité, securité…“ a poté frekvence, na kterých budou vysílány navigační a meteorologické zprávy. Na této frekvenci je mimochodem vždy v každou celou a půlhodinu dodržován přísný tříminutový radiový klid, aby bylo možné zachytit případné volání o pomoc.

Další možností předávání meteorologických a navigačních zpráv je pomocí systému NAVTEX (Navigational Telex). Jedná se již o digitální přenos textových zpráv otevřenou řečí (někdy jazykově lokalizovaných), na jejichž dekódování se používají na palubě speciální přijímače. Tyto zprávy jsou totiž vysílány opět v různých časových intervalech z pobřežních stanic na definovaných frekvencích v pásmu dlouhých vln 518 kHz a 490 kHz. Některé významné pobřežní stanice ještě vysílají tyto zprávy na vyšších krátkovlnných pásmech (4,6,8,12 a 16 MHz). Kopie navigačních  zpráv je vysílána i přes INMARSAT-C (například 1537,1 MHz nebo 1541,45 MHz). Samotný krátkovlnný NAVTEX je vysílán pomocí starého systému SITOR-B (Simplex Telex Over Radio) rychlostí 100Bd s nízkým zdvihem a automatickou korencí chyb FEC (Forward Error Correction). Tento systém můžete doma dekódovat pomocí několika jednoduchých programů. Stačí jen propojit přijímač do zvukové karty PC. V současnosti je možné použít velmi povedený program YaND (verze 7.0) se kterým si můžete nejen zprávy číst, ale také logovat a dokonce i zobrazit pozice pobřežních stanic, které jste dekódovali. Takových dekodérů je ale více např. MULTIPSK, SORCERER, SEATTY atd.

Pro lodní dopravu jsou meteorologické informace vysílány i obrazově a to pomocí jednoduchého systému RadioFAX. Jedná se o pomalý řádkovaný fax s rychlostí 120 řádek za minutu. Opět se jedná o léta prověřený systém přenosu informací přes krátké vlny. Po celém světě vysílá několik meteorolických národních služeb na definovaných kmitočtech v definované časy. Na palubách lodí jsou buď specializované přijímače, které zachycené obrázky přímo tisknou na papír, a nebo obrázky vykreslují na obrazovku počítače.

Textové meteorologické zprávy na krátkých vlnách se vysílají ještě pomocí radiodálnopisu RTTY (RadioTeleType). Jelikož ale už dálnopisná zařízení nejsou běžnou součástí výbavy lodí, tato vysílání už spíše dosluhují. V Evropě je možné naladit Deutche Wetter Dienst (DWD) na frekvenci 147,3 kHz ; 10100,8 kHz a několika dalších rychlostí 50 Bd. Tato služba vysílá z německého Offenbachu a Pinnebergu.

Systém DGPS

Námořní doprava používala historicky několik navigačních prostředků pro určení polohy lodi na moři. Jednalo se vesměs o hyperbolickou navigaci (zaměření polohy pomocí příjmu 3 a více signálů z pobřežních stanic) vysílající na dlouhých (nebo dokonce velmi dlouhých) vlnách. Americká a ruská armáda používaly vysílače systému OMEGA a ALPHA a to v pásmu 10-20 kHz (!!). Pro civilní použití zde byl původně vojenský Americký systém LORAN (Long Range Navigation) vysílající na frekvenci 100kHz nebo Anglický systém DECCA v pásmu 70-130 kHz. Jelikož ale došlo ke zpřístupnění vojenského navigačního systému GPS i pro civilní použití, začal být masově využíván pro námořní dopravu. Časem ale byla přesnost GPS systému problémem především při pohybu lodí v přístavech nebo průplavech a bylo nutné informace ze satelitů zpřesnit. K tomu slouží pozemní přijímací stanice systému DGPS (Differential GPS), které vyhodnocují zkreslení signálu GPS satelitů a určují tak korekce informací z jednolivých družic pro vyšší přesnost pozic přijímačů. Pobřežní stanice předávají korekční data do palubních GPS přijímačů pomocí lokálních vysílačů v dlouhovlnném pásmu 284-325 kHz. Speciální palubní přijímač naladí nejbližší DGPS stanici a dekódovaná data pošle do GPS přijímače ke korekci. Při započítání korekcí je možné v ideálním případě polohu lodi určit z původní chyby 15m na řádově i desítky cm ! DGPS data jsou na komerční bázi pro zákazníky posílána i přes INMARSAT.

K přenosu DGPS dat na dlouhých vlnách se používá úzkopásmová MSK (Minimum Shift Keying) modulace s přenosovou rychlostí 100 nebo 200Bd. Dekódovat tato data v domácích podmínkách je možné pomocí programu MULTIPSK nebo SORCERER. Samotný obsah zpráv je poměrně jednoduchý. Mimo vlastní identifikace pozemní stanice jsou periodicky vysílány informace o jednotlivých satelitech to znamená – číslo GPS satelitu a korekce jeho pozice, vzdálenosti a rychlosti.

Říční lodní doprava

Evropě na dlouho používala souběžně s velmi krátkými vlnami i komunikace na krátkých vlnách tam, kde již nebylo možné spojení na VKV. Ještě po roce 2000 bylo možné slyšet fonetické SSB vysílní pro lodě na Dunaji. Postupně bylo ale vysílání na KV utlumováno a dnes již mimo velkých přístavů typu Hamburk nebo Brémy říční komunikaci na krátkých vlnách neuslyšíte. Vnitrozemská evropská lodní doprava šla cestou VKV komunikace doplněné o telefonní spojení pomocí mobilních sítí.

Středoevropská říční doprava komunikuje dnes již bez vyjímky v pásmu VKV na mezinárodně koordinovaných námořních kanálech. Do 60 let minulého století bylo dle ITU přiděleno námořní (říční) dopravě 28 kanálů v pásmu 156 / 161 MHz v rastru 50 kHz (kanál 1-28). Jelikož byl ale tento počet kanálů nedostačující, došlo k rozpůlení rastru pásma na polovinu (25 kHz) a byly tak vloženy mezi stávající kanály nové s označením 60-88. Většina moderních radioskenerů má námořní kanály přímo uloženy v paměti od výrobce, takže je nemusíte speciálně programovat. V níže uvedené tabulce je vidět, že jsou některé kanály určeny pro duplexní (semiduplexní) hovory s přístavy a některé jsou simplexní pro komunikaci mezi loděmi v okolí. Kanál číslo 16 (156.8 MHz) je mezinárodní SOS a volací kanál.

KANÁL	RX QRG	TX QRG
60	156,025	160,625
1	156,050	160,650
61	156,075	160,675
2	156,100	160,700
62	156,125	160,725
3	156,150	160,750
63	156,175	160,775
4	156,200	160,800
64	156,225	160,825
5	156,250	156,850
65	156,275	160,875
6	156,300	156,300
66	156,325	160,925
7	156,350	160,95
67	156,375	156,375
8	156,400	156,400
68	156,425	156,425
9	156,450	156,450
69	156,475	156,475
10	156,500	156,500
70	156,525	156,525
11	156,550	156,550
71	156,575	156,575
12	156,600	156,600
72	156,625	156,625
13	156,650	156,650
73	156,675	156,675
14	156,700	156,700
74	156,725	156,725
15	156,750	156,750
75	156,775	156,775
16	156,800	156,800
76	156,825	156,825
17	156,850	156,850
77	156,875	156,875
18	156,900	161,500
78	156,925	161,525
19	156,950	161,550
79	156,975	161,575
20	157,000	161,600
80	157,025	161,625
21	157,050	161,650
81	157,075	161,675
22	157,100	161,700
82	157,125	161,725
23	157,150	161,750
83	157,175	161,775
24	157,200	161,800
84	157,225	161,825
25	157,250	161,850
85	157,275	161,875
26	157,300	161,900
86	157,325	161,925
27	157,350	161,950
87	157,375	161,975
28	157,400	161,100
88	157,425	161,125

Ačkoliv je v tomto pásmu námořní (říční doprava) jako primární služba, nezřídka se stává, že jsou některé frekvence (mimo SOS kanálu 16) přidělovány i jiným lokálním službám. Národní telekomunikační kontrolní orgán by ovšem měl přidělované frekvence koordinovat, aby nedocházelo ke kolizím. V ČR můžete na lodních kanálech zaslechnout nejen komunikaci mezi loděmi, ale také komunikaci lodí a zdymadel a v neposlední řadě v přesné časy i navigační hlášení lodím státní plavební správy.

Vedle systému DSC (Digital Selective Call) se používá v lodní dopravě (včetně ČR) i speciální automatický identifikační systém AIS.

AIS (Automatic Identification System)

Systém AIS je záležitostí relativně nedávnou. Jedná se o systém trochu podobný ADS-B v letecké dopravě. Na definovaných frekvencích neustále v krátkých časových periodách vysílají rychlostí 9600Bd lodní i pobřežní stanice svoji identifikaci, název, MMSI a pozici. V případě pohyblivé lodi se zde vysílá i směr a rychlost plavby, aby bylo možné včas určit kolizní kurs lodi. Systém AIS má samozřejmě ještě další funkce jako přenos textových zpráv pro lodě v dosahu , ale také zprávy adresné pro konkrétní MMSI. V České republice se používají pro tento datový přenos dvě frekvence 161.975 MHz a 162.025 MHz. Na konkrétních kótách v ČR jsou umístěné přijímače, které sbírají odesílané informace z lodí a čas od času pošlou svoji vlastní pozici. V rámci ČR jsou přijímače umístěny na Bukové hoře, Strahově, Lovoši a Bedřichově (STČ).

Systém AIS je možné dekódovat programem AISMON (verze 2.2), který vám dekóduje z přijímače data a pomocí programu OPENCPN a stažených map ze stránek státní plavební správy, můžete data krásně vizualizovat. Má to ovšem háček, musíte být v dosahu z některých řek, kde je aktivní lodní provoz. To znamená někde poblíž povodí Vltavy nebo Labe. Pokud, stejně jako já, máte tyto řeky vzdálené 50km a více, uvidíte jen pozice základnových stanic, ale lodě budou problém.

Další možností je použití programu SDR ANGEL, který má v sobě implementován dekodér a vizualizátor AIS dat. Pro jejich dekódování vám stačí RTL-SDR klíčenka a program s připojením na internet pro stažení mapových dat.

Kompletní celosvětový vizualizovaný přehled o pohybu lodí na mořích i řekách najdete na stránce WWW.MARINETRAFFIC.COM. Na výše uvedené stránce naleznete koncetrovaná data dekódovaná z přijímačů AIS, DSC a také přes INMARSAT.

Lodní komunikace přes INMARSAT

Jak již název napovídá, satelity IN-MAR-SAT (International Maritime Satellite) slouží primárně pro námořní komunikaci. Historii této technologie naleznete ve starším článku věnovaném příjmu těchto satelitů. Satelitní komunikace již dnes hraje v lodní dopravě majoritní funkci. Přechod na INMARSAT byl velmi pozvolný, trval mnoho let, ale nyní je již tento způsob spojení pro lodě plující přes moře dominantní. V devadesátých letech a ještě počátkem nového tisíciletí používala lodní doprava pro předávání Emailových zpráv různé krátkovlnné digitální systémy. Vzpomeňme používaný systém SITOR-A, později PACTOR-I a PACTOR- II. Poslední systém předávání zpráv přes krátké vlny, byl PACTOR-III, ten se používal krátce po roce 2010, ale to už byl v plném proudu přechod pobřežních i lodních stanic na novou řadu satelitů INMARSAT-C a později nejnovějších satelitů typu BGAN.

Inmarsat-C ještě je možné dekódovat pomocí programu SKYTALE-C. Jsou zde ještě klasické servisní a komunikační kanály. Na servisním kanálu běží informace pro terminály, kam se mají naladit, když je pro ně připravena textová zpráva. Přes tyto satelity i když nutno dodat již v C-pásmu, jsou předávány v pravidlených intervalech pozice lodí stejně, jako přes VHF systém AIS. Tyto satelity jsou celkem hojně rozšířené a díky poměrně širokému vyzařovacímu svazku antén je možné je dekódovat i u nás.

Inmarsat řady BGAN již funguje na principu klasické TCP-IP sítě. Při správném směru a polarizaci antény můžete tyto kanály zahlédnout na spektrálním analyzátoru svého přijímače přímo v uprostřed L-pásma. Přenosová rychlost těchto linek je kolem 1 Mbit/s. Přes tyto satelity již nekomunikují jen lodě, ale jsou určeny už i pro soukromé nebo vojenské spojení.