Tài liệu kỹ thuật

Hệ thống An toàn và Cứu nạn Hàng hải toàn cầu (Global Maritime Distress and Safety System - GMDSS) là một thỏa thuận quốc tế về thông số kỹ thuật, cách vận hành và điều hành hệ thống thông tin liên lạc an toàn và cứu nạn hàng hải toàn cầu. Nó được Tổ chức Hàng Hải Quốc Tế IMO đưa ra vào năm 1988, dựa trên chương V Công ước Quốc tế về an toàn sinh mạng trên biển năm 1974 (phần nói về hệ thống bộ đàm),  được toàn cầu hóa từ năm 1992 - 1997, quy định kiểu thiết bị và giao thức truyền thông dùng để tăng độ an toàn và dễ dàng khi cứu hộ tàu thuyền và máy bay.

GMDSS quy định các thiết bị vô tuyến tàu thuyền phải được trang bị, cách sử dụng và bảo dưỡng, đồng thời  quy định chính phủ các nước ven biển phải thiết lập các trạm bờ để duy trì hoạt động GMDSS.

Hệ thống được thiết kế để thực hiện các chức năng sau: cảnh báo (bao gồm cả việc xác định vị trí của tàu thuyền gặp nạn), tìm kiếm và phối hợp cứu hộ, định vị (dẫn đường), phát sóng thông tin an toàn hàng hải, thông tin chung, thông tin tàu - tàu. Sóng radio cụ thể phụ thuộc khu vực tàu hoạt động chứ không phụ thuộc trọng tải của nó. Hệ thống cũng cung cấp các phương tiện dự phòng cảnh báo gặp nạn, tình trạng khẩn cấp của nguồn phát yêu cầu.

Tàu giải trí không cần phải tuân thủ các yêu cầu trang bị bộ đầm GMDSS, nhưng phải trang bị bộ đàm VHF Gọi chọn số (Digital Selective Calling - DSC). Tàu thăm dò dầu khí có thể tùy chọn trang bị thêm. Tàu dưới 300 tấn không yêu cầu trang bị GMDSS.

Khái niệm cơ bản về GMDSS

Trước khi có GMDSS, các tàu gặp nạn chỉ phát cảnh báo đến các tàu khác dùng cờ, pháo sáng, dùng bộ đàm (điển hình là vụ tàu Titanic) để yêu cầu cứu hộ. Với GMDSS, lần đầu tiên,  quy trình đã được thay đổi và thiết lập nguyên tắc mới là tàu gặp nạn phải gửi cảnh báo cho trạm trên bờ, và trạm trên bờ sẽ sẽ có trách nhiệm điều phối các hoạt động cứu nạn cần thiết. GMDSS đi liền với Công ước Tìm kiếm và Cứu nạn Quốc tế ( International Search and Rescue Convention - SAR Convention) và sự phát triển các trung tâm cứu nạn (SAR) toàn cầu.

Ngoài việc cải thiện khả năng báo cứu nạn của tàu và nhận được sự cứu hộ từ trên bờ, GMDSS còn cung cấp thông tin an toàn thiết yếu - Thông tin an toàn hàng hải ( Maritime Safety Information - MSI) cung cấp tự động cho các tàu trên biển giúp di chuyển thuận tiện hơn trên các tuyến đường.

Chức năng

GMDSS yêu cầu tất cả các tàu khi ở trên biển phải có khả năng thực hiện 9 chức năng thông tin liên lạc cơ bản sau

TRUYỀN TIN:

Truyền cảnh báo cấp cứu từ tàu lên bờ (ship-to-shore distress alerts) bằng ít nhất hai phương thức riêng và độc lập.

NHẬN:

Nhận thông báo cấp cứu từ bờ lên tàu (ship-to-shore distress alerts) bằng ít nhất 2 phương thức riêng và độc lập.

TRUYỀN VÀ NHẬN

- cảnh báo cấp cứu giữa tàu với tàu.

- thông tin phối hợp tìm kiếm cứu nạn.

- liên lạc hiện trường (on-scene communications).

- tín hiệu định vị (signals for locating).

- Thông tin an toàn hàng hải (maritime safety information).

- Thông tin liên lạc nói chung.

- Bắc cầu thông tin liên lạc (bridge-to-bridge ).

Các thành phần của GMDSS 

Máy phát Định vị vị trí Cấp cứu (Emergency position-indicating radio beacon - EPIRB)

Cospas-Sarsat hệ thống tìm kiếm cứu nạn định vị vệ tinh quốc tế, được thiết lập bởi Canada, Pháp, Hoa Kỳ, và Nga. Bốn quốc gia trên đã giúp phát triển Máy phát Định vị vị trí Cấp cứu 406 MHz EPIRB, một phần của hệ thống GMDSS được thiết kế để hoạt động với hệ thống Cospas-Sarsat. Phao EPIRB tự động-kích hoạt được yêu cầu trang bị trên tàu SOLAS, tàu đánh cá thương mại và tất cả các tàu chở khách, được thiết kế để truyền cảnh báo các trung tâm phối hợp cứu hộ thông qua vệ tinh từ bất cứ nơi nào trên thế giới.

Cospas / Sarsat gốc được sử dụng vệ tinh orbiting cực nhưng trong những năm gần đây hệ thống đã được mở rộng sử dụng cả 4 vệ tinh địa tĩnh. Thiết kế mới nhất kết hợp máy thu GPS định vị vị trí tàu gặp nạn với độ chính xác cao (sai số 20 mét). Ban đầu vệ tinh Cospas / Sarsat tính toán vị trí EPIRB trong vòng khoảng 3 hải lý (5,6 km) bằng cách sử dụng kỹ thuật Doppler. Cuối năm 2010, nhà sản xuất EPIRB đưa thêm hệ thống Tự động Nhận dạng Tàu biển (Automatic Identification System - AIS) làm kích hoạt cảnh báo. Thiết bị được kiểm tra định kỳ hàng tháng và hàng năm, thời hạn sử dụng pin từ 2-5 năm với pin Lithium. 406 MHz EPIRB truyền thông tin nhận dạng tàu liên kết đến cơ sở dữ liệu tàu bè.

NAVTEX

Navtex là hệ thống chuẩn quốc tế, tự động phát thông tin an toàn hàng hải (MSI) bao gồm cảnh báo định hướng, dự báo thời tiết và cảnh báo thời tiết, thông báo tìm kiếm cứu nạn và các thông tin tương tự. Máy in nhỏ, chi phí thấp kết nối bộ đàm được lắp đặt trên tàu.Tần số truyền tải thông điệp này là 518 kHz bằng tiếng Anh, trong khi băng tần 490 kHz được sử dụng cho ngôn ngữ địa phương. Thông điệp được mã hóa với mã xác định bởi tiêu đề bằng cách sử dụng chữ cái đơn của bảng chữ cái để chỉ đài phát sóng, loại tin nhắn, và tiếp theo là hai con số cho biết số thứ tự của tin nhắn. Ví dụ: FA56 trong đó F là mã của trạm phát, A cho biết loại thông điệp cảnh báo hàng hải, và 56 là thứ tự tin nhắn.

Inmarsat

Hệ thống vệ tinh vận hành bởi Inmarsat, (International Mobile Satellite Organization - IMSO) là thành phần quan trọng của GMDSS. Các thiết bị đầu cuối Inmarsat trên tàu được hệ thống GMDSS công nhận bao gồm: Inmarsat B, C và F77. Inmarsat B và F77, phiên bản nâng cấp Inmarsat A, dùng kết nối tàu / bờ, tàu / tàu và bờ / tàu dịch vụ điện thoại, telex, dữ liệu tốc độ cao, bao gồm cả điện thoại / telex ưu tiên từ các trung tâm phối hợp cứu hộ. F77 hỗ trợ đầy đủ cứu nạn GMDSS và bao gồm các tính năng tiên tiến như cuộc gọi khẩn cấp ưu tiên. Inmarsat C cung cấp tàu / bờ, bờ / tàu và tàu / tàu lưu trữ và chuyển tiếp dữ liệu  tin nhắn và email, khả năng để gửi tin nhắn đến trung tâm phối hợp cứu hộ, dịch vụ Inmarsat C SafetyNET. Inmarsat C SafetyNET là dịch vụ thông tin an toàn hàng hải dựa trên vệ tinh cho những vùng biển có cảnh bảo thời tiết cao, cảnh báo hàng hải NAVAREA, radionavigation, băng trôi và cảnh báo USCG- phát ra bởi International Ice Patrol và các thông tin tương tự khác không được cung cấp bởi NAVTEX. SafetyNET làm việc giống như NAVTEX ở khu vực bên ngoài vùng phủ sóng NAVTEX.

Thiết bị Inmarsat C tương đối nhỏ và nhẹ, và chi phí ít hơn nhiều so với Inmarsat B hoặc F77. Inmarsat B và F77 trạm mặt đất cần ăng-ten con quay hồi chuyển kích thước lớn; kích thước ăng ten của Inmarsat C nhỏ hơn nhiều và đa hướng.

Theo một thỏa thuận với Trung tâm Đại dương và Khí quyển Quốc gia (National Oceanic and Atmospheric Administration - NOAA), thông tin khí tượng kết hợp báo cáo AMVER gửi đến cho cả Trung tâm AMVER USCG, và NOAA, sử dụng trạm mặt đất Inmarsat C trên tàu miễn phí.

SOLAS yêu cầu Inmarsat C có tích hợp định vị vệ tinh hoặc kết nối với thiết bị định vị vệ tinh bên ngoài. Điều đó đảm bảo kết nối thông tin vị trí chính xác gửi đến trung tâm điều phối cứu hộ khi có cảnh báo cứu nạn.

Ngoài ra hệ thống theo dõi LRIT tầm xa cập nhập thông qua GMDSS Inmarsat C tương thích với SSAS, hoặc hệ thống cảnh báo an ninh. SSAS bí mật truyền cảnh báo bảo mật cứu nạn cho nhân viên chức trách địa phương trong trường hợp có nổi loạn, cướp biển, hoặc hành động thù địch khác đối với tàu, thuyền.

Thông tin tần số cao

GMDSS có thể bao gồm bộ đàm HF và radiotelex, sử dụng gọi chọn lọc kỹ thuật số (DSC). Bản tin an toàn hàng hải được thực hiện trên các kênh HF.

Thiết bị Định vị Tìm kiếm Cứu nạn

GMDSS với tàu tải trọng trên 500 tấn gồm thiết bị tìm kiếm cứu nạn (Search and Rescue Radar Transponders - SART) được sử dụng để xác định vị trí tàu gặp nạn bằng cách tạo ra một loạt mười hai điểm trên radar 3 cm radar tàu cứu hộ. Phạm vi phát hiện giữa thiết bị và tàu, phụ thuộc vào chiều cao của radar tàu cứu hộ và chiều cao của thiết bị SART, thường là khoảng 15 km (8 hải lý). Sau khi được radar phát hiện, thiết bị SART sẽ phát cảnh bảo âm thanh và hình ảnh cho người bị nạn.

Gọi Chọn Số (Digital Selective Calling)

IMO đưa ra dịch vụ Gọi Chọn Số (DSC) dùng bộ đàm băng MF, HF, VHF hàng hải là một phần của GMDSS. DSC dùng chủ yếu khởi động liên lạc tàu đến tàu, tàu vào bờ và bờ ra tàu radiotelephone và MF/HF radiotelex. DSC có thể gọi cho trạm riêng biệt, nhóm các trạm, hoặc "tất cả các trạm" trong phạm vi phủ sóng. Mỗi thiết bị DSC tàu, trạm bờ và nhóm được phân biệt bởi nhóm 9 ký tự Nhận dạng Dịch vụ Di động Hàng hải (Maritime Mobile Service Identity).

Cảnh báo gặp nạn DSC, gồm các tin nhắn định dạng, dùng khởi động kết nối khẩn cấp giữa tàu và trung tâm phối hợp cứu hộ. DSC thiết kế để loại bỏ can thiệp của con người trên tàu hoặc trạm bờ để duy trì kênh liên lạc, bao gồm các kênh VHF 16 (156,8 MHz) và 2182 kHz được sử dụng cho cứu hộ, cứu nạn.

IMO và ITU đều yêu cầu bộ đàm kết hợp DSC MF / HF phải được kết nối với máy thu định vị vệ tinh (GPS). Kết nối sẽ đảm bảo thông tin vị trí chính xác gửi đến trung tâm điều phối cứu hộ khi có cảnh báo nạn được truyền đi. FCC yêu cầu tất cả thiết bị bộ đàm điện thoại radiotelephones VHF mới và MF / HF sau tháng 6 năm 1999 có ít nhất một khả năng DSC cơ bản. 

Cần lưu ý rằng sau khoảng thời gian từ 3 phút 30 giây đến 4 phút 30 giây kể từ cuộc báo động trước mà không có đài nào báo nhận thì báo động cấp cứu sẽ tự động phát lại.

Do vậy, khi nhận được tín hiệu báo động cấp cứu, tất cả các đài phải ngừng phát và theo dõi trên tần số đã có cuộc báo động cấp cứu DSC phát đi, đồng thời trực canh trên các tần số cấp cứu và an toàn bằng Thoại hoặc điện báo NBDP ở băng tần tương ứng.

Trong trường hợp này, Đài TTDH sẽ phát báo nhận ngay đối với báo động cấp cứu trên VHF, hoặc tùy theo vị trí của mình mà chờ trong khoảng thời gian quy định từ 1 phút đến không quá 2 phút 45 giây để báo nhận cuộc cấp cứu. Đồng thời, Đài TTDH chuyển về canh trên tần số và phương thức (thường là Thoại vô tuyến) tương ứng với tần số báo động cấp cứu DSC để cập nhật tiếp thông tin. Nếu thấy cần thiết, các Đài TTDH có thể phát chuyển tiếp cuộc cấp cứu DSC cho các đài tàu gần khu vực bị nạn để hỗ trợ kịp thời. Thông tin cấp cứu thu nhận được phải chuyển đến các cơ quan cứu nạn, cứu hộ càng sớm càng tốt và thực hiện sự chỉ đạo của các cơ quan để có thể trợ giúp tốt nhất cho tàu bị nạn.

Đối với Đài tàu: trong trường hợp nhận được cuộc báo động cấp cứu nhưng không nhận được bức điện báo nhận từ Đài TTDH, tàu nên thực hiện cuộc chuyển tiếp báo động cấp cứu cho tới khi có Đài TTDH báo nhận, để đảm bảo tín hiệu cấp cứu đã được các cơ quan chức năng trên bờ tiếp nhận và xử lý. Đồng thời, Đài tàu cũng phải thực hiện theo sự chỉ đạo của các cơ quan tìm kiếm cứu nạn.

Vùng biển GMDSS

Vùng biển GMDSS phục vụ hai mục đích: để mô tả các dịch vụ GMDSS có sẵn, và để xác định những thiết bị vô tuyến GMDSS tàu phải trang bị. Trước GMDSS, số lượng và loại thiết bị vô tuyến an toàn tàu phải mang phụ thuộc trọng tải của nó. Với GMDSS, số lượng và loại thiết bị vô tuyến an toàn tàu phải mang phụ thuộc khu vực GMDSS tàu hoạt động.

Công ước SOLAS quy định rằng "Mỗi tàu phải được trang bị các thiết bị vô tuyến điện tuân thủ các yêu cầu chức năng ... trong suốt hành trình dự kiến ...". Vì vậy các tàu phải được lắp đặt thiết bị cơ bản sử dụng cho mọi vùng biển, bổ sung thêm các thiết bị mở rộng khả năng liên lạc của tàu theo vùng biển mà tàu sẽ đi. Những thiết bị bổ sung được xác định bằng khoảng cách xa bờ mà tàu sẽ di chuyển.

Ngoài các thiết bị được liệt kê dưới đây, tất cả các tàu tuân thủ GMDSS phải có phao EPIRB vệ tinh, thiết bị thu NAVTEX (nếu hoạt động trong khu vực NAVTEX), máy thu Inmarsat-C SafetyNET (nếu hoạt động trong khu vực không có NAVTEX ), bộ đàm liên lạc tích hợp DSC VHF (nếu tải trọng 300 đến 500 tấn) hoặc ba thiết bị cầm tay VHF (nếu tải trọng trên 500 tấn ), và hai thiết bị SART 9 GHz.

Vùng biển A1

Vùng trong vùng phủ sóng của ít nhất một đài VHF duyên hải, có gọi Gọi Chọn lọc Số (Ch.70 / 156,525 MHz) và đàm thoại vô tuyến. Khu vực này thường khoảng 30 đến 40 hải lý (56-74 km) từ  đài duyên hải.

Vùng biển A2

Ngoài vùng biển A1, trong giới hạn vùng phủ sóng vô tuyến điện thoại của ít nhất 1 Đài TTDH MF (2187.5 kHz) mà trong đó có khả năng tiến hành báo động liên tục bằng DSC. Vùng này thường có phạm vi mở rộng tới 180 hải lý vào ban ngày (330 km) từ bờ (không gồm vùng A1) và 150 hải lý (280 km) vào ban đêm.

Vùng biển A3

Ngoài vùng biển A1 và A2, trong giới hạn phủ sóng của vệ tinh địa tĩnh INMARSAT mà trong đó có khả năng tiến hành báo động liên tục. Vùng này nằm giữa vĩ tuyến 76 độ Bắc và 79 độ Nam (không gồm vùng biển A1, A2).

Vùng biển A4

Là vùng ngoài vùng biển A1, A2, A3. Đây thực chất là các vùng cực của trái đất từ vĩ tuyến 76 độ Bắc đến cực Bắc và từ 76 độ Nam đến cực Nam (không gồm các vùng khác).

Trong thực tế, các tàu hoạt động trong vòng 35 hải lý (56 km) từ bờ biển chỉ cần trang bị bộ đàm VHF-DSC. Với những tàu đi xa hơn từ 150 - 400 dặm (240 km - 643 km) phải mang thêm cả máy thu phát VHF-DSC và MF-DSC; các tàu hoạt động vùng biển A3 phải trang bị thêm thiết bị đầu cuốivệ tinh Inmasat.

Vùng biển A4 không phủ sóng được bởi vệ tinh Inmasat, đặc biệt vùng biển phía bắc bắc Cực phải trang bị thêm bộ đàm HF.   

Các dịch vụ vệ tinh được chấp thuận sử dụng