AIS-järjestelmä
Kuinka AIS toimii > Yksityiskohtainen kuvaus: A-luokan laitteet

Jokainen AIS-lähetinvastaanotin koostuu yhdestä VHF-lähettimestä, kahdesta VHF TDMA-vastaanottimesta ja yhdestä VHF-DSC-digitaaliselektiivikutsulaitteesta, ja on yhteydessä laivan sisäiseen näyttö- ja sensorijärjestelmään merenkulun tavanomaisten elektronisten tiedonsiirtojärjestelmien (kuten NMEA 0183 eli IEC 61162) kautta. Ajoitus on ensiarvoisen tärkeää A-luokan laitteessa tarkan synkronisoinnin ja aikahahlojen sijoituksen takia. Tämän takia jokaisessa laitteessa on pakollista olla sisäinen satelliittipaikannusvastaanotin (esimerkiksi GPS). Tätä sisäistä vastaanotinta voidaan käyttää myös paikannukseen. Paikkatieto otetaan yleensä kuitenkin ulkoisesta vastaanottimesta kuten GPS:stä, LORAN:ista tai inertiasuunnistusjärjestelmästä, ja sisäistä vastaanotinta käytetään vain varajärjestelmänä. Mahdollinen muu AIS:n lähettämä tieto kerätään elektronisesti aluksen navigointilaitteista merenkulun tavanomaisten tietoyhteyksien kautta. Kaikki AIS:llä varustetut laivat lähettävät yleensä tiedot keulasuunnasta sekä suunnasta ja nopeudesta pohjan suhteen. Lisäksi voidaan lähettää muita tietoja, kuten kääntymisnopeus (rate of turn), kallistuskulma, rullaustiedot (pitch and roll) sekä määräsatama ja arvioitu saapumisaika (ETA).
AIS-laitteen toiminta tapahtuu tavallisesti itsenäisessä ja tauottomassa tilassa riippumatta siitä, onko se avomerellä, rannikolla vai sisämaassa. Lähetykset tapahtuvat kahdella taajuudella, VHF:n meriliikennetaajuuksilla 87B (161,975 MHz) ja 88B (162,025 MHz), ja niissä käytetään 9 600 bit/s GMSK-modulointia 25 tai 12,5 kHz kanavavälillä HDLC-tietoliikenneprotokollan avulla. Vaikka ainoastaan yksi radiokanava on välttämätön, jokainen yksikkö lähettää ja vastaanottaa kahdella radiokanavalla häiriöiden välttämiseksi ja mahdollistaakseen kanavien vaihdon ilman yhteyskatkoja muihin laivoihin. Tämän järjestelmän johdosta yksiköiden välillä on automaattinen kilpavaraus, ja yhteys säilyy eheänä ylikuormitustilanteissakin.
Jotta VHF-lähetykset eri yksiköistä eivät menisi päällekkäin, signaalit aikakanavoidaan SOTDMA-tekniikalla (Self-Organized Time Division Multiple Access). Tämä tekniikka on patentoitu, ja AIS-järjestelmien valmistajat kiistelevät patentin haltijan kanssa tekniikan käytöstä SOLAS-aluksilla. Jotta käytettävissä oleva kaistanleveys käytettäisiin mahdollisimman tehokkaasti, ankkurissa olevien ja hitaasti liikkuvien alusten lähetykset tapahtuvat harvemmin kuin nopeammin liikkuvien ja kääntymässä olevien. Nopeasti kääntyvien alusten tietojen päivitysnopeus on sama kuin perinteisessä merenkulkututkassa. Aikareferenssi saadaan navigointijärjestelmästä.
Jokainen yksikkö määrittelee oman lähetysajankohtansa (hahlon), mikä perustuu tietoyhteysliikennehistoriaan ja tietoon muiden yksiköiden tulevista toimista. Yhden AIS-yksikön paikkatietoilmoitus mahtuu yhteen 2 250 aikahahlosta, jotka luodaan 60 sekunnin välein kullakin taajuudella. AIS-yksiköt synkronisoivat jatkuvasti toimintaansa keskenään välttääkseen hahlolähetysten päällekkäisyyksiä. AIS-yksikkö valitsee satunnaisen hahlon määrätyltä ajanjaksolta, ja merkitsee siihen satunnaisen taukoarvon (timeout-parametri) 0:n ja 8:n lähetysjakson väliltä. Kun yksikkö muuttaa hahlovalintaansa, se ilmoittaa sekä uuden sijainnin että taukoarvon tälle sijainnille. Tällä tavoin alukset saavat aina tietoa uusista yksiköistä, mukaan lukien yhtäkkiä muiden alusten kuuluvuusalueelle tulleet yksiköt.
IMO:n suorituskykystandardin mukaan laivan ilmoituksilta vaadittu minimikapasiteetti on 2 000 aikahahloa minuutissa, vaikkakin järjestelmässä on mahdollisuus 4 500 aikahahloon minuutissa. SODTMA-lähetysmuodossa järjestelmä voi olla 400–500-prosenttisesti ylikuormitettu hahlojen jakamisesta ja tuottaa silti lähes sataprosenttisen suoritustehon korkeintaan 8–10 meripeninkulman etäisyydellä olevien alusten välisessä lähetystilassa (ship to ship mode). Järjestelmän ylikuormituksen tapahtuessa ainoastaan kauimmaiset kohteet putoavat pois antaen etusijan lähemmille kohteille, jotka ovat tärkeämpiä vahtipäällikölle. Käytännössä järjestelmän kapasiteetti on lähes rajaton, ja se pystyy palvelemaan suurta määrää laivoja samanaikaisesti.
Järjestelmän kantama on samankaltainen kuin muissa VHF-laitteissa ja riippuu oleellisesti antennin sähköisestä pituudesta ja korkeudesta, mutta on hieman parempi, koska siinä käytetään analogisen VHF:n sijaan digitaalista. Suuremmasta aallonpituudesta johtuen aallot etenevät tutka-aaltoja paremmin, joten on mahdollista ”nähdä” käännösten ja saarten taakse, jos maakerrokset eivät ole liian korkeita. Tyypillinen kantama merellä on nimellisesti 20 meripeninkulmaa (37 km). Välitysasemien avulla sekä laiva- että VTS-yksiköiden peittoaluetta pystytään parantamaan huomattavasti.
Järjestelmä on takaperin yhteensopiva digitaaliselektiivikutsulaitteiden kanssa, joten GMDSS-maa-asemat pystyvät edullisesti avaamaan AIS-kanavia ja tunnistamaan ja seuraamaan AIS:llä varustettuja aluksia. Järjestelmän on tarkoitus korvata täysin olemassa olevat DSC-pohjaiset lähetinvastaanotinyksiköt.
AIS-verkon maa-asemia rakennetaan nykyisin ympäri maailmaa. Yksi suurimmista toiminnassa olevista reaaliaikaisista täyden yhteyskapasiteetin järjestelmistä on Kiinassa. Tämä järjestelmä rakennettiin vuosina 2003–2007, ja sen toimitti Saab Transponder Tech.Koko rantaviivan peittävät noin 250 maa-asemaa, joiden hot-standby-järjestelmä sisältää 70 tietokonepalvelinta kolmella pääalueella. Sadat maissa olevat käyttäjät, mukaan lukien 25 VTS-keskusta, ovat yhteydessä verkkoon ja pystyvät paitsi näkemään merikuvan myös kommunikoimaan laivan kanssa SRM-sanomilla (Safety Related Messages). Kaikki tieto on reaaliaikaista. Se on myös suunniteltu SOA-arkkitehtuurin mukaan, yhteys on socket-pohjainen ja järjestelmä käyttää standardoitua IEC AIS -protokollaa yhteyksissä VTS:n käyttäjiin. Maa-asemilla on hot-standby-yksiköt (IEC 62320-1), ja verkosto on kolmannen sukupolven verkostoratkaisu.
Vuoden 2007 alussa AIS-maa-asemille hyväksyttiin uusi maailmanlaajuinen standardi IEC 62320-1. Vanha IALA:n suositus ja uusi IEC 62320-1 -standardi ovat joissakin toiminnoissa yhteensopimattomia, ja tästä syystä verkostoratkaisuja täytyy päivittää. Tämä ei vaikuta käyttäjiin, mutta järjestelmän rakentajien täytyy päivittää ohjelmistoa tähän sopivaksi. AIS-maa-asemia koskevaa standardia on odotettu pitkään. Tällä hetkellä on olemassa useita A-luokan laitteilla varustettuja ad hoc -verkkoja. Maa-asemat pystyvät kontrolloimaan AIS-sanomaliikennettä alueella, mikä tulee toivottavasti vähentämään pakettien törmäyksiä.