วิทยุทางทะเล ย่านความถี่วีเอชเอฟ

วิทยุทางทะเล ย่านความถี่วีเอชเอฟ  เป็นระบบรับส่งสัญญาณวิทยุแบบสองทางที่ใช้งานกันทั่วโลกบนเรือและพาหนะทางน้ำสำหรับสื่อสารด้วยเสียงแบบสองทิศทาง จากเรือถึงเรือ จากเรือถึงฝั่ง (เช่น กับนายท่าเรือ) และในบางกรณี จากเรือสู่อากาศยาน โดยใช้ช่องเอฟเอ็มในย่านคลื่นวิทยุย่านความถี่สูงมาก (วีเอชเอฟ) ในช่วงความถี่แบบรวม ๆ ระหว่าง 156 ถึง 174 MHz ซึ่งถูกกำหนดโดยสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศให้เป็น "ย่านความถี่เคลื่อนที่ทางทะเลวีเอชเอฟ (VHF maritime mobile band) " ในบางประเทศมีการใช้ช่องสัญญาณเพิ่มเติม เช่น ช่อง L และ F สำหรับการเดินเรือเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ และการประมงในกลุ่มประเทศนอร์ดิก (ช่วงความถี่ 155.5–155.825 MHz) โดยจำกัดกำลังส่งอยู่ที่ 25 วัตต์ ทำให้มีระยะส่งอยู่ที่ประมาณ 
เป็นระบบทั่วโลกของตัวรับส่งสัญญาณวิทยุแบบสองทางบนเรือและทางน้ำที่ใช้สำหรับการสื่อสารด้วยเสียงแบบสองทิศทางจากเรือถึงเรือ เรือถึงฝั่ง (เช่น กับนายท่าเรือ) และในบางกรณีจากเรือสู่เครื่องบิน ใช้ช่อง FM ในย่านความถี่วิทยุความถี่สูงมาก (VHF) ในช่วงความถี่ระหว่าง 156 ถึง 174 MHz ซึ่งรวมอยู่ด้วย ซึ่งกำหนดโดยสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศให้เป็นคลื่นความถี่เคลื่อนที่ทางทะเล VHF ในบางประเทศมีการใช้ช่องสัญญาณเพิ่มเติม เช่น ช่อง L และ F สำหรับเรือเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจและประมงในกลุ่มประเทศนอร์ดิก (ที่ 155.5–155.825 MHz) กำลังส่งจำกัดอยู่ที่ 25 วัตต์ ทำให้มีช่วงประมาณ 100 (62 ไมล์; 54 ไมล์ทะเล)
อุปกรณ์วิทยุทางทะเล ย่านความถี่วีเอชเอฟได้รับการติดตั้งบนเรือขนาดใหญ่ทุกลำและในเรือขนาดเล็กที่ใช้ออกทะเลส่วนใหญ่ นอกจากนี้ยังมีการใช้งานในลำน้ำและทะเลสาบโดยมีกฎระเบียบที่แตกต่างกันเล็กน้อย มันถูกใช้งานในจุดประสงค์ที่หลากหลาย ซึ่งรวมไปถึงการเดินเรือทางทะเลและการควบคุมการจราจร การเรียกขานเพื่อร้องขอการกู้ภัย และการสื่อสารกับท่าจอดเรือ ช่องทางเดินเรือ (Navigation Lock) สะพาน และท่าเทียบเรือ
ประวัติ.
วิทยุทางทะเลเป็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีด้านวิทยุในเชิงพาณิชย์ครั้งแรก ซึ่งช่วยให้เรือสามารถที่จะติดต่อกับชายฝั่งและเรือลำอื่น ๆ ได้ และใช้ในการเรียกขานเพื่อขอความช่วยเหลือในกรณีฉุกเฉินได้ โดยกูลเยลโม มาร์โกนี ได้คิดค้นการสื่อสารทางวิทยุในคริสต์ทศวรรษที่ 1890 และบริษัทมาร์โกนีได้ติดตั้งสถานีโทรเลขไร้สายบนเรือตั้งแต่ประมาณปี พ.ศ. 2443 มาร์โกนีได้สร้างสถานีฝั่งไว้จำนวนหนึ่ง ต่อมาในปี พ.ศ. 2447 ได้เริ่มต้นใช้งานระบบเรียกขอความช่วยเหลือด้วยรหัสมอร์สขึ้นเป็นครั้งแรก โดยใช้อักษร CQD ในการเรียกขานขอความช่วยเหลือ จนกระทั่งปี พ.ศ. 2449 ได้มีการนำอักษร SOS มาใช้งานแทนตามข้อตกลงร่วมกันในการเดินทะเล เหตุการณ์สำคัญที่ได้ใช้งานการขอความช่วยเหลือด้วยวิทยุคือเหตุการณ์เรือ อาร์เอ็มเอส "รีพับบลิค"ล่ม ในปี พ.ศ. 2452 ซึ่งสามารถช่วยเหลือผู้ประสบเหตุได้กว่า 1,500 คนในเหตุการณ์นั้น และการสื่อสารเพื่อช่วยเหลือเรือ อาร์เอ็มเอส "ไททานิก" ในปี พ.ศ. 2455 ที่ทำให้กิจการวิทยุทางทะเลเป็นที่รู้จักของสาธารณชน และพนักงานวิทยุทางทะเลถูกถือว่าเป็นวีรบุรุษในเหตุการณ์ครั้งนั้น โดยในปี พ.ศ. 2463 สหรัฐมีสถานีชายฝั่งจำนวน 12 แห่งตั้งทอดยาวไปตามชายฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติกตั้งแต่บาร์ฮาร์เบอร์ รัฐเมน จนถึงแคปเมย์ รัฐนิวเจอร์ซีย์
เครื่องส่งสัญญาณวิทยุทางทะเลเครื่องแรกใช้ความถี่ช่วงคลื่นยาว ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง การกล้ำแอมพลิจูดได้รับการพัฒนาขึ้น และในช่วงคริสต์ทศวรรษที่ 1920 อุปกรณ์วิทยุโทรเลขแบบสปาร์ค (spark radiotelegraphy) ถูกแทนที่ด้วยวิทยุโทรศัพท์แบบหลอดสูญญากาศที่ช่วยให้สามารถติดต่อสื่อสารด้วยเสียงได้ นอกจากนี้ในช่วงคริสต์ทศวรรษที่ 1920 ยังมีการค้นพบปรากฏการณ์การข้ามชั้นบรรยากาศหรือคลื่นฟ้า ซึ่งทำให้เครื่องส่งแบบหลอดสูญญากาศกำลังส่งต่ำที่ทำงานในแถบความถี่ช่วงคลื่นสั้นสามารถสื่อสารในระยะไกลได้
ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ฝ่ายสัมพันธมิตรต้องการที่จะสกัดกั้นการตรวจจับการสื่อสารวิทยุจากฝ่ายเยอรมัน ในภารกิจคุ้มกันภายในมหาสมุทรแอตแลนติก อเมริกันและอังกฤษจึงใช้วิทยุสื่อสารย่านวีเอชเอฟในรูปแบบของ TBS (Talk-Between-Ships)
ประเภทของอุปกรณ์.
ชุดของอุปกรณ์นั้นมีทั้งรูปแบบติดตั้งประจำที่และแบบพกพาได้ โดยปกติชุดประจำที่จะมีข้อดีคือมีแหล่งพลังงานที่เสถียรกว่า มีกำลังส่งที่สูงกว่า สายอากาศที่ใหญ่กว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่า รวมไปถึงจอแสดงผลและปุ่นมที่ใหญ่ใช้งานง่าย ในขณะที่ชุดพกพา (โดยปกติจะเป็นเครื่องรับส่งวิทยุแบบมือถือย่านวีเอชเอฟที่กันน้ำ) สามารถพกพาได้บนเรือคายัคหรือบนเรือชูชีพได้ในกรณีฉุกเฉิน โดยมีแหล่งพลังงานในตัวและกันน้ำได้หากได้รับการรับรองตามมาตรฐานตามระบบแจ้งเหตุฉุกเฉินและเพื่อความปลอดภัยทางทะเลทั่วโลก (Global Maritime Distress and Safety Sytem: GMDSS) ซึ่งวิทยุวีเอชเอฟแบบพกพาบางรุ่นยังได้รับการรับรองให้ใช้งานเป็นวิทยุฉุกเฉินสำหรับใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ต้องใช้อุปกรณ์ที่ปลอดภัยจากภายใน (Intrinsically Safe) เช่น บนเรือบรรทุกแก๊ส แท่นขุดเจาะน้ำมัน เป็นต้น
เสียงเท่านั้น.
อุปกรณ์ที่ใช้ในการสื่อสารเท่านั้น เป็นอุปกรณ์แบบดั้งเดิมที่อาศัยเสียงของมนุษย์ในการเรียกและสื่อสาร อุปกรณ์แบบพกพาที่มีราคาต่ำส่วนใหญ่เป็นแบบใช้เสียงเท่านั้น แบบเดียวกับอุปกรณ์แบบประจำที่รุ่นเก่า
การเรียกอย่างจาเพาะเจาะจงโดยใช้วิธีดิจิตอล.
อุปกรณ์เรียกอย่างจาเพาะเจาะจงโดยใช้วิธีดิจิตอล (Digital selective calling: DSC) เป็นส่วนหนึ่งของระบบแจ้งเหตุฉุกเฉินและเพื่อความปลอดภัยทางทะเลทั่วโลก (GMDSS) มีคุณสมบัติเหมือนกันกับอุปกรณ์แบบใช้เสียงเท่านั้น และยังมีคุณสมบัติเพิ่มเติมอื่น ๆ อีกหลายด้าน ประกอบไปด้วย
เมื่อซื้ออุปกรณ์วิทยุ DSC ใหม่ ผู้ใช้งานจะได้รับบริการในการตั้งโปรแกรมเลขหมาย MMSI ของเรือที่จะใช้งานเครื่อง อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงเลขหมาย MMSI หลังการโปรแกรมในครั้งแรกอาจก่อให้เกิดปัญหาได้ และต้องใช้เครื่องมือพิเศษที่ใช้งานโดยผู้ถือกรรมสิทธิ์โดยเฉพาะ เพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงเลขหมายหลังจากการโจรกรรมเรือ
ระบบสําแดงข้อมูลเรืออัตโนมัติ.
เครื่องรับส่งสัญญาณขั้นสูงส่วนใหญ่จะรองรับระบบสําแดงข้อมูลเรืออัตโนมัติ (Automatic identification system: AIS) อุปกรณ์นี้จะอาศัยตัวรับสัญญาณจีพีเอสที่ติดตั้งอยู่ในอุปกรณ์รับส่งสัญญาณวิทยุย่านวีเอชเอฟหรืออุปกรณ์ต่อพ่วงภายนอกซึ่งตัวรับส่งสัญญาณจะได้รับตำแหน่งจากดาวเทียมและส่งข้อมูลดังกล่าวออกไปพร้อมกับรายละเอียดอื่น ๆ ของเรือ (เลขหมาย MMSI, สินค้าที่ขน, การกินน้ำลึกของเรือ, จุดหมายปลายทาง และข้อมูลอื่น ๆ) ไปยังเรือลำอื่นที่อยู่ใกล้เคียง ระบบ AIS จะทำงานในรูปแบบของเครือข่ายแบบตาข่าย (mesh network) และเรือที่มีอุปกรณ์ที่สมบูรณ์จะช่วยถ่ายทอดข้อความ AIS ของเรือลำอื่น ๆ ทำให้ช่วยขยายขอบข่ายของเครือข่ายขึ้นไปอีก อย่างไรก็ตาม เรือที่ใช้อุปกรณ์ระดับเริ่มต้นจะสามารถรับข้อมูลได้เท่านั้นหรือไม่สนับสนุนระบบการถ่ายทอดข้อความ
ข้อมูลระบบ AIS จะถูกส่งในช่อง 87B และช่อง 88B ในย่านวีเอชเอฟ ที่อัตราบอด 9,600 บิต/วินาที โดยใช้การมอดดูเลชั่นแบบ Gaussian minimum-shift keying (GMSK) และใช้รูปแบบของการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา
การส่งข้อความ.
การใช้มาตรฐาน RTCM 12301.1 ทำให้สามารถรับและส่งข้อความในลักษณะเดียวกันกับ SMS ระหว่างเครื่องรับส่งสัญญาณย่ายวีเอชเอฟซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานที่ระบุข้างต้น อย่างไรก็ตาม ในปี พ.ศ. 2562 มีเครื่องรับส่งสัญญาณเพียงไม่กี่รุ่นที่รองรับคุณสมบัตินี้ ซึ่งสถานีที่รับข้อความจะต้องปรับช่องให้ตรงกับสถานีที่ส่งสัญญาณจึงจะสามารถรับข้อความได้
ระเบียบข้อบังคับ.
ในสหรัฐ บุคคลใด ๆ สามารถซื้อเครื่องวิทยุทางทะเล ย่านความถี่วีเอชเอฟได้อย่างถูกกฎหมายและใช้ในการสื่อสารได้โดยไม่ต้องขอใบอนุญาตพิเศษใด ๆ ตราบใดที่ผู้ใช้งานเหล่านั้นปฏิบัติตามระเบียบบางประการที่ถูกกำหนดเอาไว้ แต่ในประเทศอื่น ๆ จำนวนมาก ผู้ใช้งานจำเป็นจะต้องมีใบอนุญาตในการออกอากาศในความถี่ทางทะเลย่านวีเอชเอฟ
ในสหราชอาณาจักร ไอร์แลนด์ และบางประเทศในยุโรป "ประกาศนียบัตรสื่อสารวิทยุระยะใกล้" (Short Range Certificate) เป็นข้อกำหนดพื้นฐานในการใช้งานเครื่องวิทยุทางทะเล ย่านความถี่วีเอชเอฟที่ถูกติดตั้งไว้ โดยปกติจะได้รับหลังการอบรมสองวันและผ่านการทดสอบของหลักสูตร โดยใบรับรองเหล่านี้มีไว้สำหรับผู้ปฏิบัติงานที่ใช้งานในทะเลสาบและในบริเวณชายฝั่ง ในขณะที่"ประกาศนียบัตรสื่อสารวิทยุระยะไกล" (Long Range Certificate) มักจะเหมาะกับผู้ปฏิบัติงานนอกชายฝั่ง เนื่องจากประกาศนียบัตรนี้ยังอนุญาตครอบคลุมถึงวิทยุย่าน HF และ MF เช่นเดียวกับระบบ Inmarsat ส่วนใบอนุญาตวิทยุสื่อสารทางทะเลขั้นต้นสามารถขอรับได้โดยไม่ต้องผ่านการทดสอบหลักสูตร
ระบบระบุตัวตนเครื่องส่งสัญญาณอัตโนมัติ (ทางทะเล).
สำหรับการใช้งานบนทางน้ำบนฝั่งในทวีปยุโรป การส่งสัญญาณระบบระบุตัวตนเครื่องส่งสัญญาณอัตโนมัติ (Automatic Transmitter Identification System: ATIS) แบบบังคับจะสื่อถึงตัวตนของเรือหลังจากการเรียกขานด้วยเสียงแต่ละครั้ง โดยเป็นรหัสหลักสิบที่เป็นสัญญาณเรียกขานแบบตัวอักษรและตัวเลขของเรือแบบเข้ารหัส หรือสำหรับเรือจากนอกภูมิภาค MMSI ของเรือจะขึ้นต้นด้วยหมายเลข "9" ซึ่งข้อกำหนดการใช้ระบบ ATIS ในยุโรป และในช่องย่านวีเอชเอฟที่สามารถใช้งานได้จะถูกควบคุมอย่างเข้มงวด ตามข้อตกลงบาเซิลฉบับล่าสุด
ช่องและความถี่.
ชุดวิทยุความถี่ย่านวีเอชเอฟทางทะเลเป็นเครื่องส่งและรับสัญญาณแบบอยู่ในเครื่องเดียว และทำงานบนความถี่มาตรฐานสากลที่เรียกว่าช่อง ซึ่งช่อง 16 (156.8 MHz) เป็นช่องสำหรับเรียกขานและแจ้งเหตุระหว่างประเทศ กำลังส่งอยู่ในช่วงระหว่าง 1 ถึง 25 วัตต์ในระยะสูงสุดประมาณ ระหว่างสายอากาศที่ตั้งบนเรือที่มีความสูงและเนินเขาสูง และ ระหว่างสายอากาศที่ติดตั้งอยู่บนเรือเล็กที่ระดับน้ำทะเล โดยการใช้การกล้ำความถี่ (FM) ซึ่งมีโพลาไรเซชันในแนวตั้ง หมายความว่าสายอากาศจะต้องตั้งอยู่ในแนวตั้งเพื่อให้รับสัญญาณได้ดี สำหรับการสื่อสารระยะไกลในทะเล สามารถใช้ย่าน MF และ HF ทางทะเลและโทรศัพท์ผ่านดาวเทียมได้
ช่องแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์นี้มีรายการความถี่ A และ B ที่เหมือนกัน ความถี่ ช่อง และวัตถุประสงค์ในการใช้งานจะอยู่ภายใต้การกำหนดโดยสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) สำหรับรายการทั้งหมดสามารถดูได้ที่รายชื่อด้านล่าง โดยการจัดสรรช่องเดิมประกอบไปด้วยช่อง 1 ถึง 28 มีระยะห่างระหว่างช่องสัญญาณ 50 kHz และความถี่ที่สองสำหรับการทำงานแบบฟูลดูเพล็กซ์ที่สูงกว่า 4.6 MHz
การปรับปรุงเทคโนโลยีด้านวิทยุในภายหลังทำให้สามารถลดช่องระหว่างช่องสัญญาณเหลือเพียง 25 kHz โดยมีจำนวน 60 ถึง 88 ช่องกระจายอยู่ในระหว่างช่องเดิม
ช่อง 75 และช่อง 76 จะถูกเว้นเอาไว้ เนื่องจากเป็นช่องสัญญาณทั้งสองด้านสำหรับเรียกขานและแจ้งเหตุฉุกเฉิน ช่อง 16 เป็นช่องสำหรับเฝ้าฟัง ความถี่ที่น่าจะเป็นช่องความถี่ที่สองของช่องฮาร์ฟดูเพล็กซ์ (half-duplex) จะไม่ถูกใช้งานในวัตถุประสงค์ทางทะเล แต่สามารถใช้งานได้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นที่แตกต่างกันไปในแต่ละประเทศ เช่น 161.000 ถึง 161.450 MHz เป็นส่วนหนึ่งของการจัดสรรความถี่ให้กับสมาคมการขนส่งทางรางแห่งสหรัฐอเมริกา (Association of American Railroads: AAR) ซึ่งใช้งานในรถไฟของสหรัฐและแคนาดา
ขั้นตอนการปฏิบัติงาน.
วิทยุย่านวีเอชเอฟทางทะเลส่วนใหญ่ใช้การส่งสัญญาณแบบฮาร์ฟดูเพล็กซ์ (half-duplex) ที่ไม่ใช้รีเลย์ การสื่อสารระหว่างสถานีเรือกับสถานีเรือจะเป็นการใช้เพียงความถี่เดียว ในขณะที่การสื่อสารระหว่างสถานีเรือกับสถานีฝั่งใช้สองความถี่ แต่โดยปกติจะมีเพียงฝั่งใดฝั่งหนึ่งเท่านั้นที่เป็นผู้ส่งในแต่ละครั้ง (อย่าสับสนกับการสื่อสารแบบซิมเพล็กซ์ เช่น วิทยุกระจายเสียง ที่ฝ่ายหนึ่งส่งสัญญาณออกมาอย่างสม่ำเสมอ) ซึ่งปกติเครื่องรับส่งสัญญาณจะอยู่ในโหมดรับ และหากจะส่งสัญญาณผู้ใช้งานจะต้องกดปุ่ม "กดเพื่อพูด" (Push-to-talk) บนชุดอุปกรณ์หรือบนไมโครโฟนซึ่งจะเปิดใช้งานโหมดส่งและปิดโหมดรับสัญญาณ อย่างไรก็ตาม บางช่องสัญญาณเป็นช่องสัญญาณแบบ "ดูเพล็กซ์" (duplex) ซึ่งการสื่อสารสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งสองทิศทางพร้อมกัน เมื่ออุปกรณ์ทั้งสองฝั่งอนุญาต แต่ละช่องฟลูดูเพล็กซ์มีการกำหนดความถี่อยู่จำนวนสองชุด ซึ่งสามารถใช้ช่องสัญญาณดูเพล็กซ์เพื่อใช้โทรออกผ่านเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะโดยมีค่าธรรมเนียมผ่านผู้ให้บริการเดินทะเล เมื่อใช้โหมดฟูลดูเพล็กซ์ (full-duplex) การโทรจะคล้ายการโทรศัพท์ผ่านโทรศัพท์เคลื่อนที่หรือโทรศัพท์บ้าน แต่เมื่อใช้แบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ เสียงจะถูกส่งไปครั้งละทิศทางเท่านั้น และผู้ใช้งานบนเรือจะต้องกดปุ่มส่งสัญญาณเฉพาะเวลาที่พูดเท่านั้น โดยอุปกรณ์อำนวยความสะดวกนี้ยังสามารถใช้งานได้ในบางพื้นที่ แม้ว่าการใช้งานจะลดลงไปเนื่องจากการเกิดขึ้นของโทรศัพท์เคลื่อนที่และโทรศัพท์ดาวเทียม ซึ่งวิทยุย่านวีเอชเอฟทางทะเลนั้นสามารถรับสัญญาณการออกอากาศสภาพอากาศผ่านวิทยุได้หากมีระบบนี้ให้บริการอยู่ในพื้นที่
ข้อตกลงที่เป็นที่ยอมรับในการใช้งานวิทยุทางทะเล เรียกรวมกันว่า "ขั้นตอนการปฏิบัติงานที่เหมาะสม" ซึ่งรวมไปถึงตามอนุสัญญาระหว่างประเทศ มีดังนี้:
ข้อกำหนดที่ได้รับการปรับแต่งมีการนำไปใช้งานกับการขนส่งภายในประเทศได้ เช่น กฎบาเซิลในยุโรปตะวันตก
อนาคต.
ในปี พ.ศ. 2565 สถาบันมาตรฐานโทรคมนาคมยุโรป (ETSI) ได้ออกข้อเสนอสำหรับการนำโพรโทคอลการร่วมใช้ช่องสัญญาณแบบแบ่งความถี่ (FDMA) ไปใช้ในย่านเพื่อตอบสนองต่อความพร้อมใช้งานของช่องสื่อสารด้วยเสียงที่มีการใช้งานมากขึ้นในบางสถานการณ์ เนื่องจากการใช้งานระบบต่าง ๆ อย่างแพร่หลาย เช่น ระบบ AIS แผนดังกล่าวประกอบไปด้วยระยะห่างของช่องสัญญาณ 6.25 kHz ซึ่งแคบลงจากเดิมมาก และสามารถรองรับแอปพลิเคชันเสียงและข้อมูล