T E L KO M N I KA  T e lec om m u n icat ion ,   Com p u t i n g,   E lec t r on ics   an d   Cont r ol   Vol.   1 8 ,   No.   3 J une   2020 ,   pp.   1610 ~ 1620   I S S N:  1693 - 6930,   a c c r e dit e F ir s G r a de   by  Ke me nr is t e kdikt i,   De c r e e   No:   21/E /KP T /2018   DO I 10. 12928/ T E L KO M NI KA . v1 8 i 3 . 15641     1610       Jou r n al  h omepage ht tp: // jour nal. uad . ac . id/ index . php/T E L K OM N I K A   A r c h ite c t u r e  of  t h e   r e gi o n al  sat e ll ite  a u gm e n t a t io n  syste m     f or  m a r itim e  a p p li c at io n s       D i m o v   S t o j c e   I l c e v   Sp ace  Sci en ce  Ce n t re  (SSC),   D u r b an   U n i v er s i t y   o T ech n o g y   (D U T ),   So u t h   A fr i ca       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived   De c   28,   2019   R e vis e J a 29,   2020   Ac c e pted  F e 26,   2020     T h i s   p a p er  d e s cri b e s   arch i t ec t u re  o reg i o n al   s at e l l i t au g me n t a t i o n   s y s t em   (RSA S)  i n   t h f u n c t i o n   o t h mar i t i me  s p ace  c o mmu n i c at i o n s ,   n av i g at i o n   an d   s u r v ei l l a n ce   (CN S)  a n d   g l o b a l   n a v i g at i o n   s a t el l i t s y s t e ms   (G N SS)  n et w o r k s   fo en h a n ced   s afe t y   a n d   s u rv e y i n g   o o cean g o i n g   s h i p s ,   man ag eme n t   a n d   t rack i n g   o carg o ,   s ecu r i t y   o M ari n er s   o n b o ar d   co mmerci al   an d   p as s e n g er   s h i p s ,   y ach t s ,   s ea  p l at f o rms   a n d   o t h er  t y p es   o cr aft .   T h RSA n et w o r k   are  d es i g n ed   t o   i mp r o v v e s s e l   man ag eme n t   an d   t ran s p o rt   o p era t i o n   b eca u s o f   t h en o rmo u s   ex p an s i o n   o t h w o rl d 's   merch a n t   fl eet .   H o w e v er,   t h i s   n e t w o rk   w i t h   s p eci a l   s h i p   t rack i n g   s y s t em  ca n   al s o   i m p ro v t h p ro t ect i o n   o f   merch an t   s h i p s   an d   t h ei crew s   ag ai n s t   p i racy ,   v i o l e n ce,   ro b b er y   an d   t err o ri s t   at t ac k s .   T h i n t ern a t i o n a l   mari t i me  o r g an i zat i o n   (IMO an d   s h i p p i n g   fl a g   s t a t es   h av e   p r o j ec t   fo r   d e v el o p me n t   o t h i n t ern a t i o n a l   s h i p   a n d   p o r t   s ecu r i t y   (ISPS)  an d   d es i g n   t o   i m p l eme n t   an   a p p r o ach i n g   an d   p o rt   co n t r o l   s y s t em   (A PCS)  b y   s p eci a l   c o d f o a l l   merc h an t   v es s el s   i n cl u d i n g   d e t ermi n at i o n ,   t rack i n g   an d   p o s i t i o n i n g   o al l   s h i p s   mo v emen t s   i n   an d   o u t   o t h s eap o rt   area.   T h Mari t i me  RSA an d   CN s y s t em s   are  i n t eg ra t i o n   co mp o n e n t s   o t h e   g l o b a l   s at e l l i t a u g me n t a t i o n   s y s t ems   (G SA S)  o t w o   o p erat i o n al   G N SS - mi l i t ar y   n et w o r k s ,   s u ch   a s   t h U g l o b al   p o s i t i o n   s y s t e (G PS)  an d   Ru s s i an   g l o b a l   s at e l l i t n av i g a t i o n   s y s t em  (G L O N A SS).   In   t h i s   p a p er  are  al s o   i n t ro d u ce d   t h s p eci a l   effect s   o t h s h i p s   RSA n et w o rk s   an d   co a s t a l   mo v eme n t   g u i d an ce  a n d   co n t r o l   (CMG C)  s y s t em  f o mari t i me  ap p l i ca t i o n   a t   s ea  an d   i n   s ea p o r t s   area s .   K e y w o r d s :   C M GC   C NS   C NSO   GN S S   I S P S   P VT   R S AS   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i ce n s e .     C or r e s pon din A u th or :   Dimov  S toj c e   I lce v,   S pa c e   S c ienc e   C e ntr e   ( S S C ) ,     Dur ba Unive r s it of   T e c hnogy  ( DU T ) ,   Du r ba n,   S outh  Af r ica   E mail:   il c e v@dut . a c . z a       1.   I NT RODU C T I ON   T h e   p r e s e n t   o p e r a t i o n a l   G N S S - 1   n e t w o r k s   a r e   c o n s t r u c t e d   b y   t h e   b a s i c   a p p l i c a t i o n s   f o r   p o s i t i o n ,   v e l o c i t y   a n d   t i m e   ( P V T )   a n d   a d d i t i o n a l   p o s i t i o n i n g   i n f o r m a t i o n   o b t a i n e d   f r o m   U S   G P S   a n d   R u s s i a n   G L O N A S S   m i l i t a r y   s p a c e c r a f t .   B o t h   s o l u t i o n s   a r e   f o r m a t i o n s   o f   t h e   f i r s t   g e n e r a t i o n   G N S S - 1   n e t w o r k s   t h a t   p r o v i d e   a c c u r a t e   p o s i t i o n s   o f   a b o u t   3 0   m e t e r s   i m p l e m e n t i g   s i m p l i f i e d   G P S   o r   G L O N A S S   r e c e i v e r s   ( R x )   o n b o a r d   s h i p s ,   w h i c h   d u e   t o   s o m e   a n o m a l i e s   c a n n o t   b e   u s e d   a s   t h e   o n l y   m e a n s   o f   p o s i t i o n i n g   f o r   o c e a n   g o i n g   v e s s e l s   a l l   a l l   m o v i n g   o b j e c t s   a t   s e a .   P r a c t i c a l l y   G P S   a n d   G L O N A S S   s a t e l l i t e   s y s t e m s   u t i l i z e d   a u t o n o m o u s l y   c a n n o t   r e s p o n d   t o   t h e   e x t r e m e l y   i m p o r t a n t   r e q u i r e m e n t s   f o r   i n t e g r i t y ,   c o n t i n u i t y ,   a c c u r a c y   a n d   a v a i l a b i l i t y   ( I C A A )   i n   p a r t i c u l a r   f o r   s h i p   t r a f f i c   c o n t r o l   ( S T C )   a n d   s h i p   t r a f f i c   m a n a g e m e n t   ( S T M )   f o r   i m p r o v e d   m a r i t i m e   C N S   s o l u t i o n s ,   w h i c h   a r e   i n s u f f i c i e n t   f o r   e n h a n c e   s h i p s   c o n t r o l ,   p o s i t i o n i n g ,   n a v i g a t i o n   a n d   m o v e m e n t   i n   s e a p o r t s .   I n   o r d e r   t o   p r o v i d e   s i g n i f i c a n t   i m p r o v e m e n t s   o v e r   t h e   G N S S - 1   n e t w o r k s ,   i t   w i l l   b e   n e c e s s a r y   t o   d e s i g n   t h e   G N S S S   a n d   t h e i r   R S A S   i n t e g r a t i o n   p o r t i o n s   [ 1 - 3 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         A r c hit e c tur e   of  the  r e gional   s atelli te  augme ntat ion   s y s tem   for   ( Dimov   Stoj c e   I lce v )   1611   2.   COM P AR I S ON  OF   T HE   CU RR E NT   AN NE M AR I T I M E   CN S   S YST E M S   T he   high  pe r f or manc e   objec ti ve s   f or   mar it im e   s pa c e   ( r a dio  a nd  s a telli te)   C NS  s olut ions   a r e   mos tl pr a c ti c e dur ing   c r os s ing  the  oc e a ns ,   s a il ing  ne a r   c oa s tl ines ,   a a nc hor a ge s ,   in   inl a nd   wa ter s   a nd   withi s e a por t   a r e a s .   T he   pr e c is ion  pos it ioni ng   de mands   o f   oc e a ngoing  s hips   is   1   a nd   2   mi les   r e late f or   high   s e a s   na vigation,   0. 25  mi les   f or   c oa s tl ine  s a il ing  a nd  a bout   8 - 20  m il e s   ope r a ti ons   a the  a nc hor a ge   a nd  a t   the  s e a por ts .   Anyw a y,   if   ther e   is   no  R S AS  s e r vice   in  a   pa r ti c ular   r e gion,   th e   GPS   or   GL ON ASS   ne twor ks   a r e   a ble  to  mee s uf f icie ntl a c c ur a te  na vigational  a nd  s a f e ty  de mands   dur ing   oc e a or   s hor e li ne   s a il ing.   How e ve r ,   f or   s a il ing   of   s hips   dur ing  s igni f ica nt  ba we a ther   s it ua ti on,   e nor mo us   r e duc e vis ibi li ty,   a nd  in  s a il ing  a r e a s   with  e xtr e mely  incr e a s e ope r a ti ons   of   s hips ,   a a nc hor a ge s   a nd   in  por ts ,   ne w   tec hniques   of   the  C NS   s ys tems   mus be   de ployed  f or   e nha nc e c ol li s ion  a voidanc e .   T he   p r e vious   or   c ur r e nt  a nd   moder n   ma r it im e   s pa c e   ( r a dio   a nd   s a telli te)   C NS   a ppli c a ti ons   a r e   pr opos e a s   f utur e   int e gr a ti on   wit ne wly  de ve loped   R S AS  ne two r ks   on   nor ther n   he mi s phe r e   a nd  pr ojec ted  on  S outher n   He mi s phe r e   due   to  the   f or matio of   a   ne s ys tem  f or   im pr ove s hip  t r a f f ic   c ontr ol   ( S T C )   a nd   s hip  tr a f f ic  mana ge ment  ( S T M ) ,   du r ing   a ll   s tage s   of   s a il ing,   a a nc hor a ge s   a nd  in   ha r bour s   [ 4 - 6] .     2. 1.     M ar it i m e   c om m u n icat ion   s u b s ys t e m   ( M CS )     T he   wor ldwide  s hippi ng  c ompanie s   a nd  ope r a to r s   ha ve   us e ove r   the  de c a de s   a nd  today  a r e   s ti ll   us ing   s hipbor ne   c onve nti ona voice   a nd   da ta  r a dio  c om muni c a ti on  s ys tems   on  the  ve r y   high   f r e que nc ( V HF)   ba nd   f or   s hor t - r a nge   a t   dis tanc e   of   a bout  60   mi les ,   med iu f r e que nc ( M F )   ba nd  f or   medium - r a nge   a di s tanc e   of   a bout  150 - 250  mi les   a nd   high   f r e que nc y   ( M F )   ba n f o r   long - r a nge   dis tanc e s   up   to   3000   mi les   du r ing   oc e a nic  int e r c onti ne ntal  voya ge s .   T he   s hip  r a dio  s tation  ( S R S )   onba r oc e a ngoing  ve s s e ls   a r e   c omm unica t i ng  with   c oa s r a dio  s tation  ( C R S )   a nd  s hip  tr a f f ic  c ontr ol   ( S T C ) / s hip  t r a f f ic  mana ge ment  ( S T M )   a t   VH F   ba nd  via    dir e c t - li ne   of   s ight   ( L OS) ,   a t   M F - ba nd  a nd   HF - ba nd  via   the  ionos phe r e   r e f r a c ti on,   whic h   s c e na r io  is   in     F igur e   1.   S hipbor ne   VH F   e quipm e nt  is   r a dio   c omm unica ti on  s ys tem  c ons is ti ng  tr a ns mi tt e r   a nd   r e c e iver   ins talled  onboa r ve s s e ls ,   whic is   in  us e   f or   voice   a nd  da ta  tr a ns mi s s ions   be twe e ve s s e l s ,   ve s s e l s   a nd  c oa s t,   s uc a s   c onne c ti ons   with  s e a por ts   a uthor it ies ) ,   a nd  in  s pe c ial  s it ua ti on  be twe e ve s s e ls   a nd  a ir plane s .   T he   VH F   r a dio  us e s   f r e que nc modul a ted  ( F M )   li nks   in  t he   ve r high   f r e que nc ( VH F )   a t   156  to   174  M Hz .   T he   I nter na ti ona l   T e lec omm unica ti on  Union   ( I T U)   ha s   a of f icia nomenc latur e   f or   VH F - ba nd  known  a s   VH F   mar it im e   mobi le   ba nd.   Othe r wis e ,   the   c e r tain  gove r nments   of   the   Nor dic  c ount r ies   a r e   us ing   s ome  s pe c ial  VH F   c ha nne ls   a L   a nd  F - ba nd  ( f r om   155. 5   to  155 . 825  M Hz )   f or   ins tallations   onboa r d   f or   us e   on  f is hing  a nd  c r uis e   ve s s e l s .   T he   t r a ns mi s s ion  powe r   of   VH F   r a dio  is   u to  25   wa tt s   with  r a ng e   up  to   100  mi les   dur ing  the   night .   T he   VH F   two - wa ys   tr a ns mi s s ion  li nks   in  c oa s tal  wa ter s   be twe e s hips   S R S   a nd  C R S   ter mi na ls   c a n   be   int e r f e r e with  ve r h igh  mount a ins   a nd  c a us e   s igni f ica nt  pr oblems   f or   r a dio  c omm unica ti on s .   T hus ,     the  HF  r a dio  li nks   be twe e S R S   a nd  C R S   ter m inals   s ometim e s   c a nnot  be   pe r f or med  due   to   the   lac of     the  r e quir e H F - ba nd,   incr e a s e int e r f e r e nc e ,   unf a vor a ble  pr opa ga ti on  c ondit ions ,   uns table   f r e que nc ba nd,   poor   wa ve   tr a ns mi s s ion  a nd  ve r ba we a ther   with   incr e a s e thunder s tor ms .   T hus ,   the  p r e s e nt  mar it i me  r a dio  c omm unica ti on  s olut ions   be twe e oc e a ngoing  s hip s   a nd  of f ice s   a s hor e   a r e   c onduc ted  via  VH F   r a dio  thr ough   dir e c li nk  ove r   ho r izon  ( L OS) ,   a nd   f or   medium   M F   a nd  long  r a nge   HF  a r e   us ing  the   ionos phe r ic  r e f r a c ti on  e f f e c ts   f or   digi tal  voice   a nd   da ta  r a dio  f r e que nc ( R F )   ba nds ,   known   a s   mar it im e   r a dio   c omm unica ti on s   ( M R C )   ne twor k,   whic p r e vious   or   pr e s e nt  r a dio   tr a ns mi s s ion  ne twor is   de picte d   in  F igu r e   1   ( a ).   T he   M R C   s ys tem  is   pr ovidi ng  s hips   r a dio  c omm u nica ti ons   on  VH F ,   M F   a nd  HF   R F - ba nds   via  C R S   ter mi na ls   to   c on ne c dif f e r e nt  o f f ice s   a t   s hor e ,   s hip  owne r s ,   por t   a uthor it ies ,   S T C   a nd   S T M   ter mi na ls .   I c e r tain   c onge s ted  pa r ts   of   the  globe  the  M R C   tr a ns mi s s ion  ne twor is   li mi ted,   be c a us e   of   ve r pr e oc c upied  f r e que nc y   ba nds ,   a ddit ional  r a dio  ba nds   a r e   not   pr ovided ,   s u c c e s s f ul  r a dio  tr a f f ic  in  the  a r e a   with   ve r ba d   mete or ologi c a l   s it ua ti on  de pe nds   on  the  pr opa ga ti on   a nd   int e r f e r e nc e   e f f e c ts   a nd   s ometim e s   due   to   the   dis tr e s s   a ler t   s it ua ti on  c omm e r c ial  r a dio  t r a f f ic   is   de c r e a s e d T he   VH F   r a dio  onboa r oc e a ngoing  s hips   is   a ls de dica ted  f or   dis tr e s s   a ler t,   s a f e ty,   s e c ur it a nd  e mer ge nc c omm unica ti ons .   E xc e pt  voice   c omm unica ti ons ,   r a dio  da ta  tr a n s mi s s ion   ha ve   r e c e ntl a ls be e us e d,   p r im a r il y   f o r   voya ge   plan  a nd  global   we a ther   ( W X)   a nd  na vigation   ( NX )   wa r ning.   I a ddit ion   to  the  da ta  tr a ns f e r   f or   the  na vigation  br idge  a nd  c a bins ,   tele phone   s e r vice   f or   c r e wme mber s   a nd  pa s s e nge r s   we r e   a ls e mpl oye onboa r s hip s .   F inally,   pr e s e ntl a ll   s hips   us e   c onve nti ona r a dio  a nd   s a telli te  na vigation  ins tr uments ,   but  s ti ll   us e   r a da r   f or   s ur ve il lanc e   f a c il it ies   T he   S T C /S T M   f a c il it ies   a nd   ge ne r a c omm unica ti on  s ys tem  we r e   r e c e ntl upg r a de with  im pleme ntation   of   mar it im e   s a telli te  c omm unica ti on  ( M S C ) ,   whic is   il lus tr a ted  in  F igur e   ( b ) .   T his   s ys tem  pr ovides   voice ,   da ta  a nd  video  ove r   I P   ( VD V oI P )   via   s a telli te  da ta  li nks   ( S DL ) ,   s a telli te   a utom a ti c   d e pe nde nt  s ur ve il lanc e - br oa d c a s ( S AD S - B ) ,   glob a s hips   tr a c king  ( GST ) ,   long  r a nge   identi f ica ti on  a nd  tr a c k ing   ( L R I T )   a nd  voice   be twe e s hip  e a r th  s tation  ( S E S )   a nd   c oa s e a r th  s tation  ( C E S )   via  ge os tationar y   e a r th  or bit   ( GE O )   s pa c e c r a f t.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   1 8 ,   No .   3 J une   2020:    1610   -   1620   1612     ( a )   ( b)     F igur e   1.   M a r it im e   c omm un ica ti on  s ubs ys tem  f or   C NS/ S T M   s ys tem;    ( a )   c ur r e nt  s ys tem  a nd  ( b )   ne c omm unica ti on   s ys tem       All  S E S   t r a ns c e iver s   pe r f or int e r a c ti ve   tele phon e   ( voice )   s e r vice ,   tr a ns f e r   of   dif f e r e nt  s pe e da ta,   f a c s im il e ,   tele a nd  pictur e s   via  I nmar s a GE s pa c e c r a f t,   C E S   inf r a s tr uc tur e s   a nd  c ur r e nt   ter r e s tr ial  tele c omm unica ti on  ne twor k   ( T T N)   to   the  land   c us t omer s .   T he   ne twor k   ope r a ti ons   c e ntr e   ( NO C )   is   s it ua ted  a I nmar s a he a dqua r ter s   in  L ondon,   while  I nmar s a gr ound  ne twor ( I GN )   is   ope r a ti on  togethe r   with  ne twor c ontr ol  c e ntr e   ( NC C ) ,   s a telli te  c ontr o c e ntr e   ( S C C ) ,   ne twor c oor dinat ion   s tations   ( NC S )   a nd  t r a c king,   a nd   tele metr y,   c omm a nd  ( T T &C ) .   Othe r wis e ,   I GN   inf r a s tr uc tur e   is   a s s oc iat e to  r e s c ue   c oor dination  c e ntr e   ( R C C )   in  c a s e   of   dis tr e s s   a ler t   s it ua ti on.   T he   I nmar s a M S C   s ys tem  c a c onne c s hor e   us e r s   via   mobi le   int e gr a ted  s e r vi c e s   digi tal  ne twor k   ( I S DN )   or   a n   a lwa ys - o mobi le   pa c ke da ta   s e r vice   ( M P DS ) ,   B r oa dba nd  I S DN     (B - I S DN ) ,   a s ync hr onous   tr a ns f e r   mode  ( AT M ) ,   u niver s a mobi le   tele c omm unica ti on  s ys tems   ( UM T S )   a nd  ge ne r a pa c ke r a dio  s e r vice   ( GPR S ) .   I a ddit ion   to  the  I nmar s a M S C   s ys tem  pr ovidi ng  S DL   s e r v ice ,   ne GE s a telli te   c ons tellations   a r e   us e d   to   pr ovide   th e   late s DV B - R C S   f a c il it ies ,   s uc h   a s   VD VoI P   s e r vice   a nd  S AD S - B   s ys tem,   whic moder M C S   ne twor is   s hown  in  F igu r e   2.           F igur e   2.   M ode r M C S   Ne twor k   [ 4]       On  the  ot he r   ha nd,   a s   de picte in  F igur e   2 ,   the  R S AS  ne twor ks   a r e   int e gr a ti ng  c ur r e nt  M C S   s olut ion s   with  GN S S - inf r a s tr uc tur e s   to   tr a ns f e r   P VT   s igna ls   to   e mbedde GPS   or   GL ON ASS   r e c e iver s   onbo a r s hips   a nd  S E S   t r a ns c e iver s .   How e ve r ,   in  the   r e tu r di r e c ti on  a ll   P V T   a nd  a ll   da ta  obtaine d   f r o onboa r s hips     GN S S - ( GPS   or   GL ON ASS )   r e c e iver s   c a be   tr a ns f e r r e by  S E S   tr a ns mi tt e r s   manua ll o r   a utom a t ica ll to  S T C /S T M   via   GE O   s pa c e c r a f a nd  C E S   in f r a s tr uc tur e s .   T he   im pleme nted  t r a de   a nd  de f e ns e   M C S   inf r a s tr uc tur e s   a nd  s y s tems   a r e   of   gr e a im po r tanc e   f or   the  f o ll owing  r e a s ons :   a.   T f a c il it a te   mar it im e   s a telli te  c omm unica ti on   li nks   be twe e dif f e r e nt   oc e a ngoing  ve s s e ls   a nd  s hor e   inf r a s tr uc tur e s ,   a nd   c omm unica ti on  s ys tem  be twe e s hips   a lone  via  GE O   s pa c e c r a f tr a ns ponde r s ;   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         A r c hit e c tur e   of  the  r e gional   s atelli te  augme ntat ion   s y s tem   for   ( Dimov   Stoj c e   I lce v )   1613   b.   T tr a ns mi t   a ugmente a nd   not - a ugmente P V T   a nd  other   in f or mation   f r om   s hips   to   S T C   te r mi na ls   via   GE s pa c e c r a f t   c omm unica ti on  tr a ns c e iver .   T his   da ta   is   e xtr a c ted   f r om   GPS   or   GL ON ASS   onbo a r r e c e iver s   a nd  pr oc e s s e f or   s hip  na vigation   uti li ti e s   or   e xter na l   s olut ions   c.   T tr a ns mi t   a ugmente a nd  not - a ugmente P V T   a nd  other   da ta  f r om   s hips   to  S T C   ter mi na ls   via  G E O   s a telli te  c omm unica ti on  t r a ns ponde r .   T his   da ta  is   e xtr a c ted  f r om   GP S   or   GL ON ASS   onboa r d   r e c e iv e r s   a nd  pr oc e s s e f or   s hip  na vigation  u ti li ti e s   or   e xt e r na s olut ions   d.   T tr a ns mi a ugmente s ur ve il lanc e   P VT   a nd  other   pos it ioni ng  da ta  f r om  S T C /S T M   s tations   to  a ll   oc e a ngoing  s hips   via  G E O   GN S S   ( na vigation)   s a telli te  tr a ns ponde r ,   whic h   will   s e r ve   f or   e nha nc e c oll is ion  a voidanc e a nd    e.   T take   les s   ti me  in  tr a ns mi s s ion,   pr oc e s s ing  a nd  de li ve r incr e a s e a mount   of   in f or mation   than  the  M R C   ne twor s ys tem  it s e lf   doe s .   T h e   m o d e r n   M S C   n e t w o r k s   a r e   d e s i g n e d   t o   p r o v i d e   c h e a p ,   s e c u r e   a n d   f a s t   c o m m u n i c a t i o n s   b e t w e e n     o c e a n - g o i n g   s h i ps   a n d   c o a s t a l   u t i l i t i e s ,   a s   w e l l   a s   t o   c o n n e c t   a l l   n e c e s s a r y   s y s te m s   i n   o n e   o p e r a t i o n a l   R S A S   n e t w o r k   a n d   t o   i n t e g r a t e   G N S S - 1   s a t e l l i t e   d a t a   t o   i m p l e m e n t   a   m o d e r n   i m p r o v e d   n a v i g a t i o n   m o n i t o r i n g   a n d   c o n t r o l .     T h e   i n t e g r a t i o n   o f   M S C   a n d   I n t e r n e t   t e c h n o l o g i e s   p r o v i d e s   m a n y   s o l u t i o n s   f o r   t h e   p r o v i s i o n   o f   n e w   b r o a d c a s t i n a n d   t r a n s m i s s i o n   s e r v i c e s   t h r o u g h   m u l t i - p u r p o s e   s p a c e c r a f t   s y s t e m s   t o   S E S   o n b o a r d   s h i p   i n s t a l l a t i o n s .   W i t h   n e w   r e q u i r e m e n t s   f o r   e n h a n c e d   s a t e l l i t e   c a p a c i t y ,   t r a n s m i s s i o n   a n d   e f f i c i e n c y ,   t h e   n u m b e r   o f   b o t h   G E O   a n d   N o n - G E c o m m u n i c a t i o n   s p a c e c r a f t   i s   s t e a d i l y   i n c r e a s i n g .   T h e   g l o b a l   c o v e r a g e   n e e d s   t h e   p l a c e m e n t   o f   m u l t i p l e   s p a c e c r a f t   i n   o r b i t   t o   p r o v i d e   r a n g e   o f   a l l   a r e a s   o f   i n t e r e s t .   F o r   i n s t a n c e ,   t h e   G E O   s a t e l l i t e   c o n s t e l l a t i o n   r e q u i r e s   a t   l e a s t   3   t o   4   s a t e l l i t e s   i n   t h e   n e t w o r k   t o   p r o v i d e   a d e q u a t e   c o m m u n i c a t i o n   c o v e r a g e   [ 3 ,   7 - 1 0 ] .     2. 2.     M ar it i m e   n avigat ion   s u b s ys t e m   ( M NS)   T he   c ur r e nt  ( pr e vious )   ma r it im e   na vigation  s ubs ys tem  a nd  ne twor is   uti li z ing  tr a dit ional  s hip  VH F   r a dio  c omm unica ti on   tr a ns c e iver   de s igned   to   tr a ns mi P V T ,   de ter mi na ti on ,   pos it ioni ng,   dis tanc e ,   dir e c ti on  a nd   I inf or mation  thr ough   C R S   to  S T C /S T M   te r mi n a ls   us ing  ne VH F   r a dio - a utom a ti c   identif ica ti on   s ys tem     (R - AI S )   tr a ns c e iver s ,   whic h   s a mpl e   is   s hown  in   F igur e   3   ( a ) .   I n   2002 ,   the   I M O   r a ti f ied   the   s a f e   li f e   a t   s e a   ( S OL AS)   c onve nti on  a s   a obli ga ti on  f or   a ll   oc e a ngoing  s hips   ove r   300  GR T   in  int e r na ti ona ma r it im e   tr a f f ic   to  de ploy  a   C las s   R - AI S   tr a ns ponde r .   I a ddi t ion,   the  c ur r e nt  mar i ti me  na vigation  s ys tem  a ls uti li ti e s   onboa r oc e a ngoing  s hips   a ddit ional  e quipm e nt,   s uc a s   r a dio  dir e c ti on  f inder   ( R DF)   a nd  a utom a ti c   dir e c ti on  f inder   ( AD F ) ,   both  a s   onboa r d   s hips   e lec tr onic  na v igation  tool s .     T he   GN S S - ne twor c ons is ti ng  GPS   a nd  GL ON ASS   s a telli tes   is   r e a li z ing  de ter mi na ti on  f a c il it ies   f or   s hips   a nd  other   mobi le  s ys tems   a L 1/l 2/L f r e que nc ies ,   whic a r e   de tr a c ti ng  P VT   da ta  via  s hips   G P S   or   GL ON ASS   r e c e iver s .   I f a c t,   the  GN S S - ne tw or ks   a nd  pr e c is e   pos it ion  a r e   e nha nc e by  loca s a telli te  a ugmenta ti on  s ys tem  ( L S AS)   f o r   s e a por ts   or   R S AS  inf r a s tr uc tur e s   of   the   GPS   or   GL ON ASS   s olut ions   r e gionally.   T he n,   the   r e c e ived  GN S S - da ta   f r om   GPS   o r   GL ON ASS   s a telli tes   a s a me  L 1/l 2/L f r e que nc ies   by  Gr ound  M onit or ing  S tations   ( GM S )   a r e   f or wa r ding  via  ne twor c oor dination   s tations   ( NC S )   to  th e   gr ound   c ontr ol  s tation  ( GC S )   f o r   p r oc e s s ing,   s tor ing  in   f il e s   a nd  dis playing  onto  li ke   r a da r   s c r e e f or   f ur t he r   us a ge .   T he   P VT   da ta  f r o GC S   ins tallation  is   tr a ns mi tt e via  a   GN S S   ( na vigation)   tr a ns ponde r   a boa r d     the  GE O   s pa c e c r a f a nd   GE S   in f r a s tr uc tur e   to   the   S E S   ter mi na ls   a s   a a ugmente d   GN S S - s ignal   a L or   L f r e que nc ies ,   whic c a be   uti li z e f or   e nha nc e d   c oll is ion  a voidanc e   a nd  s hips   guidanc e   e s pe c i a ll dur ing  e xtr e me  we a ther   c ondit ions .   T he   mar it im e   indus tr is   a ls us ing  the  d if f e r e nti a GP S   ( DG P S )   ne twor k   de s igned   by  the   US   C oa s Gua r d   of f ice ,   whic may  be   c a ll e the   l oc a l   VH F   a ugmenta ti on   s ys tem  ( L VA S ) .   T hus ,     the  R S AS  ne twor ks   a r e   int e gr a ted  c omponents   of   the  GSAS   ne twor ks   to  pr ovide  a ugmenta ti on  of   GN S S - ne twor ks ,   while   the   M NS   int e gr a ted   in   a ny  R S A S   ne twor k   c a n   tr a ns mi t   pos it ioni ng   da ta   via   voice   or   da ta ,   whi c s a mpl e   is   s hown  in  F igu r e   4.   T he r e f or e ,   the   moder n   M NS   ne twor k   with   onbo a r s hips   GPS   o r   GL ON ASS   r e c e iver s   r e c e ive    not - a ugmente GN S S   da ta  s ignals   a nd   s im ult a ne ous ly  a r e   ge tt ing   a ugmente P V T   da ta  f r om   GC S   via  C E S   ter mi na ls   moni to r e by   ne twor k   c ontr ol   s tation   ( NC S ) .   T hus ,   with   the   us e   of   the   GN S S   da ta   f or   o c e a ngoing  s hips ,   ther e   is   a   s it ua ti on  whe it s   c a pa bil it ies   a r e   not  s uf f icie nt  f or   the  s a f e ty  a nd  I C AA   de mands   f or   s hips   na vigation  a c r os s   oc e a n s ,   a ppr oa c to  c oa s tal  li ne s ,   a nc hor a ge s   a nd  be r ths   in  por ts .   T he   R S AS  ne twor pr ovides   the  s a f e   s a il ing  unde r   the  dif f e r e nt  na vi ga ti on  a nd  we a ther   s it ua ti ons   a nd  a ls whe vis i bil it is   r e duc e d.   T his   ne twor will   be   a ble  to  mee e nha nc e pos s ibi li ty  f or   pr e c is e   pos it ioni ng  a nd  a f f or da ble  s olut ions   f or   t r a ns mi s s ion  of   the   GN S S   a ugmente d   inf o r mat ion  f r o the   GC S   a nd   C E S   tr a ns c e iver s   a the  s a m e   GN S S   f r e que nc via  GE O   GN S S   tr a ns ponde r   to   the  S E S   ter mi na ls   in  a ll   s tage s   of   the  s hip  voya ge s   [ 3 ,   4 ,   11 ,   12] .   T h e   s a f e ty   o f   s h ips   is   t he   f i r s t   r e q u ir e m e n t   f o r   d e p lo y men t   o f   A I S   tr a ns c e i ve r   on boa r d   o f   a bo ut    100 , 0 00   s hi ps ,   w hi c h   is   s ho wn   in   F ig ur e   3   ( a ) .   B e c a us e   it   us e s   t he   V H F - ba nd ,   i ts   m o r e   c on ve ni e n t   t o   c a l l   it   a s   R a d io - A I S   ( R - A I S ) ,   d e s i gn e d   to   p r o vi de   un i que   s h ip   p os i t io ni ng ,   t r a c k in g ,   c o u r s e ,   s pe e d   a nd   i de nt i f i c a ti o n ,   a ll   o f   w h ich   a r e   in di c a ted   on   a   s c r e e n   o r   a e le c t r on ic   c ha r d is p la in f o r ma t io s ys tem   ( E C D I S ) .   I n   f a c t ,   the   R - A I S   o n boa r d   s h ip   un it   is   d e d ic a te d   to   e na ble   na vi ga to r s   on   t he   b r id ge   a nd   p r o vi de   to   ma r i t im e   a u th o r i t ies   a nd   s e a p o r ts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   1 8 ,   No .   3 J une   2020:    1610   -   1620   1614   d e t e r m in a t io n ,   t r a c k in g ,   m on i to r in a n d   m a na ge me nt   o f   v e s s e c o u r s e s   a nd   pos it io ns .   T h e   R - A I S   un i t   is   c o m pos e b y   t r a d it io na l   VH F   r e c e i ve r   a n d   t r a ns mi tt e r ,   GP S   r e c e i ve r   a n d   i nc lu di ng   na v i ga t i on   i ns tr u men ts ,   s u c h   a s   a   s h i ps   g y r o - c o mpas s ,   s pe e me a s u r in de v ic e s ,   e t c .   I n   th is   s e ns e ,   s h ips   e q u ip pe d   w i th   R - A I S   t r a ns c e iv e r s   s a i li n g   a lo ng  s ho r e   wa te r s   m a y   be   mo ni to r e d   b y   R - A I S   C R S   t e r mi na ls   ( b a s e   s ta ti on )   s e t   up   a lo ng   c o a s t a l   li ne s .   I ge ne r a l,   R - AI S   tr a ns ponde r   is   a a utom a ted  s ys tem  onboa r s hips   that  on  a   s mall  s c r e e dis plays   other   a djac e nt  s hips   f or   e nha nc e c oll is ion  a v oid a nc e .   T he   R - AI S   tr a ns ponde r   is   de   f a c to  r a dio  t r a ns c e iver   e quipm e nt  that  ope r a tes   in   the  mar it im e   mobi le  V HF - ba nd.   B e s ides ,   the  s hip  in   que s ti on  may  a ls b e   s e e on   the  s c r e e ns   of   other   s hips   in   the   ne a r   vicinit y .   Ho we ve r ,   i f   c e r tain   s hip  is   not   f it ted   with   R - AI S   or   if   i t   not  s witche on,   ther e   will   be   no  pos s ibi li ty  of   e xc ha n ging  pos it ion  inf or mation  a nd  will   be   da nge r ous   f or   s a f e ty  in  na vigation.   T he   R - AI S   tr a ns ponde r   onboa r s hip  mus a lwa ys   be   s witche on  unles s   the  s hip' s   c a ptain  c onc ludes   that  it   m us be   tu r ne of f   f or   the  s a f e ty  of   the  s hip,   c r e a nd   a ny  other   r e a s on.   T he   R - AI S   unit   c a n   be   a ls int e gr a ted  with   VH F   da ta  e xc ha nge   s ys tem  ( VD E S )   s of twa r e   de f ined   r a dio   ( S DR )   f or   e nha nc e s hips   tr a c king  s olut ions .     T he   ne M S ne twor k   is   int e gr a ti ng  G P S   a nd  GL ON ASS   s ys tems   a s   a   c omponents   of   the  GN S S - ne twor to   pr ov ide  s e c ur e   not - a ugmente pos it ioni ng  da ta   in   r e a l   s pa c e   a nd  ti me.   How e ve r ,   the   GN S S - ne twor int e gr a ted   with   GE O   s a telli tes   in   R S AS  ne twor k   will   e na ble   a ugmente GN S S   ( po s it ioni ng)   inf or mati on,   whic h   is   s h own  in   F igu r e   3   ( b ) .   I n   the   c a s e   whe R - S AS  ter mi na o f   the   M NS  in f r a s tr uc tu r e   is   out   of   c ove r a ge   f r om  s hor e   moni tor ing  s y s tem  it   c a b e   us e s a telli te - AI S   ( S - AI S ) ,   L R I T ,   S AD S - B ,   S DL   a nd  ne GST   via   s pa c e c r a f c ons tellations .   T he   S - AI S   c a n   o pe r a te  v ia  a n   incr e a s ing  number   of   GE O   a nd   N on - GE O   s pa c e c r a f c ons tellations   c onne c ti ng  ve s s e ls   e quipped  with   s pe c ial  S - AI S   tr a ns c e iver s   with   a bil it y   t e nlar ge   R - AI S   r a nge .   T he   be tt e r   a ppli c a ti on   than   L R I T   is   a lr e a dy  s tate GS T   s ys tem  de s igned  by   a uthor   o f   t his   pa pe r   in  2000  [ 3 ,   13 ,   14 ] .         ( a )   ( b)     F igur e   3.   M a r it im e   na vigation   s ubs ys tem  f or   C NS/ S T M   s ys tem;    ( a )   c ur r e nt  s ys tem  a nd  ( b )   ne na vigation   s ys tem   [ 3]           F igur e   4.   M ode r M NS  n e twor k   [ 4 ]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         A r c hit e c tur e   of  the  r e gional   s atelli te  augme ntat ion   s y s tem   for   ( Dimov   Stoj c e   I lce v )   1615   2. 3.     M ar it i m e   s u r ve il lan c e   s u b s ys t e m   ( M S S )   T he   c ur r e nt   mar it im e   s ur ve il lanc e   s ubs ys tem  is   pr ovided  by  c oa s tal  gr ound  s ur ve il lanc e   r a da r   ( GSR ) ,   whic is   de   f a c to   the   s hor e   s ur ve il lanc e   r a da r s   s tation  de ployed   to   pr ovide   s ur ve il lanc e   o f   s hips   i c oa s tal  wa ter s .   I a ddit i on,   M S   s e r vice   is   a ls pr ovided  by  tr a dit ional  VH F   voice /data   pos it ioni ng  r e por ti n s ys tem  via  VH F   C R S   a nd  HF  voice /data   pos it ioni ng  r e por via  HF  C R S   to  the  S T C /S T M   ter mi na ls ,   whic s ys tem  is   il lus tr a ted  in  F igur e   5   ( a ) .   How e ve r ,   the   ne s a telli te  M S S   in f r a s tr uc tur e   is   int e gr a ti on  o f   the   s hips   r a da r   s ur ve il lanc e   of   the  GSR   s hor e   s tation s ,   GPS   a nd  GL ON ASS   GN S S - s a telli te  c ons tellations   with  I nmar s a or   other   G E s pa c e c r a f t   ne twor ks .   I n   s uc h   kind   of   s c e na r io,   the  S E S   ter mi na ls   onboa r d   s hips   a r e   r e c e ivi ng  P V T   a nd  other   da ta  f r om   GN S S - 1s pa c e c r a f a nd  a uto matica ll or   manua ll s e nds   thi s   inf o r mation  via   S AD S - B ,   S DL   a nd  GS T   thr ough   G E O   s a telli tes   a nd  C E S   te r mi na ls   to   c oll e c t   na vigation   inf o r mation   to   the   S T C /S T M   ter mi na ls ,   whic h   ne twor k   is   de picte in   F igu r e   5   (b ) .   F ur ther mor e ,   the   ne M S S   s ubs ys tem  c a a l s buil   the  ba c up  GSR   s tations   in   the  r a nge   o f   r a da r   s tati ons .   T he   moder M S S   ne twor k   f or   R S AS  inf r a s tr uc tur e s   c a include   GE I nmar s a a nd  a s   we ll   a s   Digit a Vide B r oa dc a s ti ng - R e tur C ha nne via  S a telli te  ( DV B - R C S )   M S C   ne twor ks .   T he   DV B - R C S   s a telli t e   s ys tem   is   pr ovidi ng  s pe c ial  onboa r s hips   e quipm e nt  int r o duc e a s   a   Ve r S mall  Ape r tur e   T e r mi na ls   ( VSAT )   with  C ,   Ku  a nd  Ka - ba nd  r e f lec tor   dis h.   I f a c t,   the  DV B - R C S   s tanda r ds   a r e   the  be s s olut ions   f or   de ployi n mor e   r e li a ble  a nd  e f f e c ti ve   M S C   c on f igur a ti ons   a s   ba c kbone   to  other   c onve nti ona GE O   s a telli te  ne twor ks .   T he   I nmar s a M S C   ne twor ope r a tes   in  s uc a   wa that  a ll   s hips   tr a ve li ng  a c r os s   the  oc e a c a r e c e i ve   their     GN S S - pos it ioni ng  in f or mation   f r om   a   non - a ugm e nted  or   a ugmente GP S   or   GL ON ASS   s hipbor ne   r e c e iver s   a nd  tr a ns mi P V T   na vigation   s ur ve il lanc e   a nd   oth e r   s hip  in f or mation   via  a   GE O   c omm unica ti on  t r a ns ponde r   a nd  C E S   ter mi na ls   to  the  gr ound  S T C /S T M   c umput ing  a nd  dis play  s ys tem  s im il a r   to  the  r a da r   s c r e e n,   a s   is   il lus tr a ted  in  F igu r e   6 .         ( a )   ( b)     F igur e   5.   M a r it im e   s ur ve il lanc e   s ubs ys tem  f or   C NS/ S T M   s ys tem;    ( a )   c ur r e nt  s ur ve il lanc e   s ys tem  a nd  ( b)   ne s ur ve il lanc e   s ys tem   [ 3]           F igur e   6.   M ode r M S S   Ne twor [ 4 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   1 8 ,   No .   3 J une   2020:    1610   -   1620   1616   I c ontr a s t,   the  S T C /S T M   ter mi na ls   c a f o r wa r pos it ions   f r om  ne a r by  ve s e ls   in  a   s pe c if ic  s e a   a r e a   via  C E S   ter mi na l ,   s the  s hip  in   que s ti on  s hould  r e c e ive  thi s   da ta  to  a void  e ve ntual  c oll is ions .   T his   s o lut ion  is   s igni f iant  f or   ve s e ls   c r os s ing  the  high   s e a s   dur ing  a dve r s e   we tahe r   c ondit ions ,   r e duc e vis ibi li ty   c a us e by  he a vy  f og  a nd  wide s pr e a c louds ,   whe n   r a da r s   a r e   una ble  to  ope r a te  pr ope r ly  due   to  poor   pr opa ga ti on   e f f e c ts .   T he   pos it ioni ng  a nd  other   inf o r mation  obtaine by  the  GN S S - ( GPS   or   GL ON ASS )   c ons tellations   a r e   f or wa r de d   to  the  pr incipa S ur ve i ll a nc e   P r oc e s s or   a nd  Dis play  ( S P D)   in  S T C /S T M   c e ntr e s   to  be   pr oc e s s e a l l   pos it ioni ng  da ta  a nd   dis play   on  the   s c r e e l ike  r a da r   dis play.   I n   the   oppos it e   dir e c ti on,   a t   the   r e que s f o r wa r de by  the  c a ptain   f r o the   s hip,   c ontr oll e r s   a the  S P c e ntr e   may   tr a ns mi t   P T V   a ugmente inf or matio n,   I a nd   pos it ions   of   a ll   ve s s e in  pa r t icula r   a r e a s   via   a   GN S S   ( na vigational )   t r a ns ponde r   onboa r d   GE O   s a telli tes ,   f or   e nha nc e c oll is ion  a voidanc e ,   e s pe c ially  dur ing  th e   night   or   e xtr e mely  he a vy  f og  a nd  ba d   we a ther   c o ndit ions ,   with  s tr ong   wind,   s howe r s   a nd  thunder s tor ms .   T h e r e f or e ,   the  P V T   da ta  a nd  o ther   na vigation   r e po r t s   may  be   s e nt  f r om  s hips   r e gular ly  a nd  r a ndoml by  na vigat ion  of f ice r s .   Othe r wis e ,   the  s hip's   c a ptain  may  r e q ue s that  thes e   s hor e   c e ntr e   s e nd  him   the  pos it ions   of   ne a r by  s hips   or   e ve r e c e ive  s uc a   type  P VT   a nd  other   da ta  thr ough  the  da ta  r e por a nd  po ll ing  s ys tem  by  c o mm a nd  f r om   the  s hor e - ba s e ope r a ti ona c e ntr e .   I s uc a   wa y,   thi s   s ys tem  is   us ing  s p e c ial  da ta  r e por ti ng  a nd  poll ing   c omm unica ti on  pr otocol  to  ob tain  P VT   da ta  a nd  other   inf o r mation  f or   e nha nc e c oll is ion  a voidanc e   a nd  be tt e r   s hip   guidanc e   [ 3 ,   15 - 17] .       3.   S P E CI AL   E F F E CT S   OF   T HE   M AR I T I M E   RSAS   NE T WORKS   T he   s pe c ial  e f f e c ts   o f   the   mar it im e   R S AS  inf r a s tr uc tur e   a r e   s a f e ty   e nha nc e ments   on  s hor a nd   lo ng   r a nge s ,   r e duc ti on   of   s e pa r a ti on   mi nim a ,   f lexible  s a il ing  p r of il e   planning   a nd  c oa s tal  moveme nt   guida nc e   a nd  c on tr ol,   whic c a n   be   us e d   f or   e nha nc e s a f e ty   a nd   s e c ur e   C NS  s olut ions ,   de ter mi na ti on ,   pos it io ning  a nd  s ur ve il lanc e   of   s hips   in  na vigation  a c r os s   oc e a ns ,   s e a   c ha nne ls ,   ne a r   by  s hor e li ne s ,   a ppr oa c hing  to    the  a nc hor a ge s   a nd   in   the   por t   s ur f a c e   f or   t r a f f ic   o f   s hips   a nd   gr ound   ve hicle s ,   s uc a s   tr uc k   a nd  tr a in s .   T he s e   s pe c ial  e f f e c ts   of   the   M T AS  s a telli te   inf r a s tr uc tur e   a r e   s igni f ica nt   f or   c ur r e nt   s hip's   c omm unica ti on s ,   s a f e ty,   s e pa r a ti on,   moveme nt  a nd  c ont r ol  f a c il it ies   a a ny   s tage   of   na vigation,   to  p r ovide  obs e r va ti on   of   ve s e ls   dur ing  na vigation,   to   a ll ow  f lexi ble  a nd   e c onomi c a t r a ve to  opt im a c our e s e s ,   to   im p r ove   s ur ve il lanc e ,   c ontr ol ,   guidanc e   a nd  s a f e ty  in  c oa s tal  wa ter s ,   a nc hor a ge   a ppr oa c hings   a nd  in  s e a por ts   a r e a s   [ 4,   18] .     3. 1.     S a f e t e n h a n c e m e n t s   at   s h or t   an d   lon g   r an ge s     quit e   s igni f ica nt  im pa c of   the  R S AS  ne twor ks   f or   e nha nc e C NS/ S T M   s olut ions   a r e   to  r e a li z e   c onc e pt  of   the  s a f e ty  e nha nc e ment  a t   s hor r a nge s   ( S E S R )   via   C R S   a nd  GE S   ter m inals ,   whic c u r r e nt  or   o ld  r a dio  c omm unica ti on  ne twor k   is   de picte in  F igu r e   ( a )   a nd  ne s a telli te  ne twor is   s h own  in   F igu r e   ( b ).   At  thi s   point ,   p r e s e nt  r a dio  s olut ion  f or   s hor r a n ge s   be twe e s hip s   a nd  C R S   ter mi na ls   is   obtaine d   by  VH F   voice   or   by  digi tal   s e lec ti ve   c a ll   ( DSC )   VH F   voi c e   a nd  da ta  ne twor a nd  de vice s .   I thi s   wa y,   the   ve s s e l’ s   c a ptain  or   na vigating  de c of f ice r   ope r a ti ng  in  S R S   will   ha ve   many  dif f iculti e s   to  e s tablis br idge - to - s hor e   a nd  s hor e - to - br idge  voice   r a dio  tr a ns mi s s ions   with  C R S   ter mi na ls   whe the   pos it ion  of   s hip  is   in  the   ove r s ha dowe by  c ha ins   of   ve r h igh  mount a ins   in   the   s hor e li ne   s e a   w a ter s .   Othe r wis e ,   the   r ole   of   a   mar it i me  pi lo is   ve r im por tant  in   por t   ope r a ti ons ,   na mely   pil ots   he lp  in  mane uve r ing  s hip  while  a r r ivi ng  o r   de pa r ti ng   a   s e a por t.         ( a )   ( b)     F igur e   7.   S E S R   S ubs ys tem  via  C R S   a nd  G E S   ter m inals   ( a )   old   VH F   r a dio   c omm unic a ti on  s ubs ys tem  a nd  ( b)   ne s a telli te  C NS/ S T M   s ubs ys tem   [ 5]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         A r c hit e c tur e   of  the  r e gional   s atelli te  augme ntat ion   s y s tem   for   ( Dimov   Stoj c e   I lce v )   1617   H ow e ve r ,   a l l   s hi ps   op e r a t in g   in   c o a s t a l   wa te r s   o r   in  t h e   s e a   p a s s a ge s   a n d   i n   ins id e   of   ha r bo u r s   h a v in p r ob le ms   t o   e s ta bl is h   VH F   r a d io   c on ne c t io n ,   a r e   a b le   to   p r o vi de   s a te ll i te   c om mu ni c a ti on   a nd   na vi ga ti o da ta  t r a ns m is s i ons   e ve a t   s ho r r a n ge s   a n d   w he r e   c o m mu ni c a ti ons   a nd   na v ig a t io n   c a nn ot   oc c u r   be c a us e   o f   m o un ta in ous   c o nf ig u r a ti on .   T hi s   p os s i bi l it y   is   s i gni f ic a n t   f o r   s a f e   a n d   s e c u r e   s a i li ng   d ur in g   e xt r e me ly   s e v e r e   w e a the r   c on d it io ns   a nd   p oo r   vi s i bi li ty   in   s e a   p a s s a ge s ,   a nc ho r a ge s   a nd   a l on g   c os t   to   a vo id   dis a s t e r s   a n d   c o l li s io ns .   T he   R S AS  inf r a s tr uc tur e s   a nd  ne s a telli te  M S C   C NS/ S T C   s ys tems   a r e   L OS  s olut ions   a ble  to  pr ovi de   S a f e ty  E nha nc e ment  a L ong  R a nge s   ( S E L R )   s ubs ys tem,   whic f a de HF   r a dio  is   s own  in  F igur e   ( a )   a nd  n ois e - f r e e   s a telli te  s ys tem  i s   s hown  in  F igur e   ( b ) .   At  th is   point ,   numer ous   oc e a ngoing  ve s s e ls   be yond  the  c ov e r a ge   of   VH F   r a dio   c omm unica ti ons   c a t r a ns mi via   C E S   ter mi na ls   their   a ugmente d   or   not   a ugmente d   GN S S - pos it ion  to   S T C /S T M   s tations   or   will   r e c e ive   n a vigation  a nd  we a ther   wa r nings   f or   im pr ove d   s a f e ty  in  na vigation  a nd  c oll is ion  a voidanc e   [ 3 ,   19 ] .         ( a )   ( b)     F igur e   8.   S E L R   s ubs ys tem;  ( a )   old  HF/ M F   r a dio  c omm unica ti on  ( b)   ne s a telli te  C NS/ S T C   [ 5]       3. 2.     Re d u c t io n   of   s e p ar at ion   m in im a   ( RSM )   T he   old  or   c u r r e nt  r e duc ti on  o f   s e pa r a ti on  mi ni ma  ( R S M )   s olut ion  is   c ontr oll e by  VH F   o r   HF   c onve nti ona r a dio  s ys tem  a nd  gr ound  R a da r   C ontr ol  S tation  ( R C S )   in f r a s tr uc tur e s ,   whic a ll o ws   lar ge   dis tanc e s   only  be tw e e s hi p s ,   a s   il lus tr a ted  in  F igur e   ( a ) .   How e ve r ,   the  ne C NS/ S T C   s ys tem  pr ovides   im pr ove moni to r ing  a nd   dis tanc e s   of   many   s hips   i the  s a me  s e a   pa s s a ge s ,   whic a ll ows   the  mi nim u s e c ur e   s e pa r a ti ons   a nd  e nha n c e c oll is ion  a voidanc e .   T he   ne C NS/ S T C   ne twor pr o vides   twice   the  c a pa c it of     the  R S M   s ys tem  f or   ve s s e ls   with  im por tant   s a f e ty   a nd  s e c ur it y   im pr ove ments ,   whic s c e na r io  is   de picte in  F igur e   ( b ) .   I thi s   wa y,   s igni f ica nt  R S M   s ys tem  will   be   a va il a ble  f or   a ll   k ind  of   os e a ngoing  ve s s e ls   wit h   incr e a s e pos s ibi li ti e s   f or   im pleme ntation  o f   the  n e R S AS  tec hniques   in  the  C NS   s ys tem  wor ldwid e   [ 3,   20] .         ( a )   ( b)     F igur e   9.   R S M   s ubs ys tem  ( a )   Old  H F /M F   r a dio   c omm unica ti on  ( b)   ne s a telli te  C NS/ S T C   [ 5]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   1 8 ,   No .   3 J une   2020:    1610   -   1620   1618   3. 3.     F lexib le   s ail in g   p r of il e   p lan n i n ( F S P P )   T he   f u r ther   ve r i mpor tant   s olut ion  f o r   s igni f ica nt  im pr ove ment  of   s hip  na vigation   in   high  s e a   r outes   is   f lexible  s a il ing  pr of il e   planning  ( F S P P )   old  o r   c u r r e nt  a nd  opti mal  or   s hor tes s hip  r outes .   I F igur e   10  ( a )   is   s hown   the  c ur r e nt   s ubs ys tem  that  is   us ing   f ixed   c our s e s   of   loxodr o me,   or thodr ome ,   a nd   int e gr a ted   po s it ioni ng  c ombi ne na vigation  by  na vigation  a ids .   T he   f ix e c our s e s   a r e   moni tor e by  the  dif f e r e nt  s hip's   onboa r de ter mi na ti on  a nd  pos it ioni ng   tool s   only ,   whic h   a r e   a   c ompl e a nd  not   the  s hor tes pos s ibl e   c our s e   o f   ve s s e ls   f r om  de pa r tu r e   to  a r r ival  a the  de s ti na ti on  s e a por t.   On  the  other   ha nd,   the  s hip's   c a ptain  c a c hoos e   the  s hor tes or   opti mal  r outes   that  a r e   pr ovidi ng  pr e c is e   c our s e   of   ve s s e ls   with  a lm o s li ke   a   s tr a ight   li ne ,   whic s c e na r io  is   de picte in  F igur e   10  ( b ).         ( a )   ( b)     F igur e   10.   F S P P   S ubs ys tem  us ing  ( a )   f ixed  r oute   ( b)   s hor tes or   opti mum   r oute   [ 5]       T his   is   why  the  ne F S P P   s olut ion  with  s hor tes r outes   a r e   a ll owing  to  na vigation  of f ice r   to  s e lec   the  s hor tes or   opti mal   c our s e s   be twe e two  h a r bour s   with   f e s ub - point s .   T ha nks   to   the  ne R S AS   inf r a s tr uc tur e   a s s oc iate with  moder n   C NS/ S T C   s ys tems ,   F S P P   s hould  be   us e on   the  na vigating   br idge  f or   mor e   e c onomi c a a nd  e f f e c ti ve   voya ge s .   I s uc a   wa y,   ve s s e l's   e ngines   will   c ons ume  les s   f ue by   c hoos ing  the  s hor tes s a il ing  r oute  o f   ne w   C NS/ S T C   s ys tem  than  by   c hoos ing  the  f ixed  r ou tes   of   the  p r e s e nt  c ompos e c our s e   [ 3,   4 ,   21 ,   22 ] .       4.   COAST AL   M OVE M E N T   GUDA NC E   AN CONT ROL   ( CM GC)   T h e   mo de r n   R S A S   in f r a s t r uc t ur e   c a n   be   d e p lo ye d   a s   a   ne w   d e s i gn e d   c o a s t a l   m ov e me n t   g u ida nc e   a nd  c on t r o l   ( C M G C )   s o lu ti on   c o mb in e d   wi th   C N S   a s   a   p a r t   o f   a ny   R S A S   c o nf ig u r a ti on   f o r   m ov e m e n t   c on t r o l   in   a nd  a r ou nd   h a r b ou r .   I n   f a c t ,   t his   is   a   s pe c i f i c   ha r bo u r   s a f e ty   a nd   mo ni to r in g   s o lu t io th a t   a ll ows   th e   t r a f f i c   ope r a t or   in   s e a p o r t   c o nt r ol   t ow e r   to   c o ll e c t   a l l   ma ne u ve r in g ,   mov e m e n t   a n d   p os it io ni ng   i n f o r ma ti on   f r o m   a l l   v e s s e ls   a nd   l a n v e h ic les ,   t r uc ks   a nd   t r a ins ,   to   c o mp ut e   t his   da ta   a n i n di c a t e   t he m   o n   t he   s u r v e i ll a nc e   c o n tr o l   d is p la y   l ik e   r a d a r   s c r e e n .   T h e   t r a f f ic   c o nt r ol le r   in   t he   h a r bo u r   c o nt r o l   t ow e r   wi ll   be   a b le   vis ua ll to   obs e r ve   a nd   c ont r o in to   s ur ve il la nc e   c on t r o l   d is p la y   t he   p os i t io a n c u r s e s   o f   a ll   s hi ps   i ne a r by   s a il i ng   a r e a ,   wh ic c a n   be   mo n it o r e d ,   m a n a g e d   a n d   ha nd   o ve r   t t r a f f ic  pa r ti c i pa nts   i n   a n y   r e a s pa c e   a n t im e .   T he   R S AS   v e s s e t r a f f i c   c o n tr o ll e r s   c on du c t   ba s ic   c on t r o l   of   a ll   m ob i le   mo ve me nts ,   o r g a n iz e   tr a f f ic   m a na ge me nt ,   g ui de   a n d   mo ni to r   o f   t he   v e s s e l s   m o ve men t   a lo ng   the   c oa s t ,   in   n a r r ow   c ha nn e ls   a nd  f j o r d   lan e s ,   a p p r o a c h in g   a r e a s   t a n c h or a g e s   a n d   s e a p o r ts ,   a r r a ng e   m ov e me n t   o f   s hi ps   i n   h a r bo u r s   inc lu d in g   lan d   ve h ic les   in   a n d   a r o un d   t he   s e a p o r t 's   c oa s ta l   s u r r o u nd in g ,   e ve n   d ur i ng   ve r y   r e du c e d   v is i bi l it y   a nd   be d   we a th e r   s it ua ti on   whe n   s hi ps   a r e   a pp r oa c h in g   t he   h a r b ou r .   T h e   ha r b ou r 's   t r a f f i c   c o nt r ol le r   is   p r ov id in ins t r u c t i ons   t t he   s h ip 's   mas te r s ,   de c k   o f f i c e r s   a n pi l ots   w i th   a   c a l l   t o   t he   c om ma nd   c on t r o l   s c r e e n   in   t he   c ont r o t owe r   t ha t   p r ov id e s   a l l   i n f o r ma ti on   a bo ut   th e   p os it io n   o f   ve s s e ls   in   t he   vi c i ni t y   tha t   ha ve   be e n   de tec te d   b y   s a t e l l it e s   a nd   g r ou nd   s e ns o r s .   T h e   s u r ve i ll a nc e   s c r e e n   i n   a   c o n tr ol  t o we r   a ls o   dis pl a ys   a nd   ma y   r e p o r t   th e   p os i t io n   da ta   o f   a r r i vi ng   a n ou t go in g   ve s s e l s   a n d   a ll   a u xi li a r y   l a n v e h ic les ,   s uc h   a s   r o a d   a nd   r a i l ,   m ov in g   t ow a r ds   s e a po r t   o r   c i r c ul a t e   a t   i ts   s u r f a c e .   T h e   p os i t io ns   o f   s hi ps   a n d   o t he r   m o bi les   is   d e t e r m ine d   u ti li z i ng   i n f o r ma ti on   m e s s a ge s   f r o m   GN S S - 1   ( G P S   a n d   GL ON AS S )   s a t e l li tes   a n d   G E s pa c e c r a f t   c ons te l lat i ons .   T h e   s e a p o r t   c om p tr o ll e r   pr o vi de s   to   s h i p   mas te r s   a n d   p il ots   th e   p r o pe r   c o u r s e   o f   t he i r   s hi p   wi th   i nc r e a s e d   s e c u r it y ,   e ve n   du r in g   e x t r e m e l y   w e a the r   c on di ti ons   a nd   r e d uc e d   v is i bi l it y ,   o r   gi ve s   ne c e s s a r a dv ic e s   o n   s a f e   c ou r s e s   a n d   in f o r ma ti on   on   r ou tes   a n d   s e pa r a t io n   f r om   ot he r   s hi ps   i n   c los e   v ic in it y .   T he   f oll owing   s e gments   of   C M GC   ne twor a r e   s h own  in  F igu r e   11:   a.   GPS   or   GL ON ASS   GN S S   s pa c e c r a f de ter mi ne s   t he   c or r e c pos it ion  o f   s hips   or   ha r bour   ve hicle s ,   w hich  c a be   indi c a ted  a dis plays   of   their   onboa r r e c e iv e r s ;   b.   GE M S C   s pa c e c r a f t   c ons tellations   a r e   c a r ing   o nboa r both   c omm unica ti on   a nd   GN S S   ( na vigati on)   tr a ns ponde r s   a nd  e xc e pt  that  they  a r e   c ompl e ment ing  the  GPS   or   GL ON ASS   s pa c e c r a f in  pe r f or mi ng  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         A r c hit e c tur e   of  the  r e gional   s atelli te  augme ntat ion   s y s tem   for   ( Dimov   Stoj c e   I lce v )   1619   GN S S - li ke   tas ks .   T he   G E s a telli tes   a ls ha ve   th e   a bil it y   to   t r a ns mi da ta   be twe e th e   ve s s e ls   or   l a nd  ve hicle s   a nd  gr ound - ba s e s tr uc tur e s ,   pinpoi nti ng  t he   e xa c pos it ion  of   a ll   mobi le   moveme nts .   c.   C ontr ol  t owe r   is   a   tr a f f ic  moni to r ing  c e ntr e   that  pr ovide  moni tor ing  a nd  c ontr ol  o f   the  s e a   pa s s a g e s ,   a c c e s s ing  a r e a s   a r ound  the  c oa s tal  li ne s   a nd  in  the   s e a por wa ter s   a nd  s ur f a c e .   T he   pos it ion  of   a ll   s hips   a nd  land  ve hicle   in  s e a por ts   i s   indi c a ted  on  the  mo nit or ing  dis play  of   the  s e a por c ontr ol  towe r .   B a s e on   the  pr oc e s s e da ta,   the   towe r   c ontr oll e r   r e mot e ly  mana ge ,   dir e c ts   a nd   na vigate s   s e a go ing  s hips   a nd  of f - r oa ve hicle s   ins ide  of   ha r bou r s .   d.   L ight   guidanc e   s ys tem  ( L GS)   is   ope r a ted  by   a   t r a f f ic  ope r a tor   in   a   c ont r ol  towe r   that  indi c a tes   a   gr e e n   or   r e li ght  f or   guidanc e   on  whe ther   or   not  the   s hip  s hould  pr oc e e by  the   pil ot   in  po r t.   e.   R a da r   C ont r ol   S tation   ( R C S )   is   a   c omponent   of   the   old   s olut ion   f or   M T C   of   ve s s e ls   na vigation  in   the   s e a   pa s s a ge s ,   a ppr oa c hing  to  a nc hor a ge s ,   in   por t   a nd  a r ound  the  po r t’ s   c oa s tal  e nvir onment .   f.   Ve r high  f r e que nc ( VH F )   is   C oa s R a dio  S tation  ( C R S )   is   a   main  c omponent   of   R C S   a nd  VH F   or   Digit a S e lec ti ve   C a ll   ( DSC )   VH F - ba nd  tr a ns mi s s ion  ne twor k.   g.   Gr ound  e a r th   s tation   ( GE S )   is   a   pr incipa l   c o mponent  of   the   tr a ns mi s s ion  s ys tem  be twe e GE S   inf r a s tr uc tur e   a nd  land  tele c omm unica ti on  s ys tems   via  GE O   s pa c e c r a f ne twor ks .     h.   P il ot  s e r vice   is   s mall  boa or   he li c opter   c a r r ying  th e   s pe c ial  tr a ined  man  known  a s   a   P il ot ,   whos e   tas is   to  na vigate s   ve s s e ls   int or   out  o f   ha r bo r s ,   c ha nne l s ,   ba ys ,   r ive r s   or   lake s .   i.   B r idge  in s tr uments   onboa r a ll   s hips   a r e   us e to  m e a s ur e   a nd  indi c a te  s pe e d,   c our s e ,   pos it ion,   de pth  a nd   dis tanc e   f r om  a   s e point ,   [ 3,   4,   23 - 25] .           F igur e   11.   C M GC   S ubs ys tem  [ 6]       5.   CONC L USI ON   T he   R S AS  we r e   im pleme nted  to   pr ovide  mo r e   a dva nc e s olut ions   f or   global  s pa c e   C NS  s ys tems ,   e nha nc e s e c ur it y,   c ontr ol  a nd  mana ge ment  of   oc e a ngoing  s hips ,   f r e ight   of   goods ,   s a ving  pa s s e nge r s   li ve s   in  e ve ntual  dis tr e s s   s it ua ti on  a nd  S AR   s e r vice   a c c or d ing  to  I M a nd  S OL AS  r e gulations   a nd  r e c omm e nda ti ons .   T he   moder n   s pa c e   C NS  s ys tem  f or   mar it im e   a ppli c a ti ons   uti li z ing  G E s a telli te   c ons tellations   with   c omm unica ti on  a nd  na vigation  tr a ns ponde r s   pr ovi ding  S T C /S T M   s e r vice   is   de s igned  to  a s s is in  the  s a f e   a nd   e f f icie nt  na vigation  in  a ll   s tage s   of   voya ge s .   T h e   potential  be ne f it s   in  s hippi ng  tr a ns por will   a s s is S T C   ter mi na ls   to   s olve  incr e a s e ve s s e ls   tr a f f ic ,   to   e nha nc e   s a f e ty  a nd   r e duc e   the   r e qui r e ins tallations   on   t he   c oa s t.   T he   main  goa of   R S AS  ne twor ks   a r e   is   to  im p r ove   s a f e ty  a nd  s e c ur it f or   mar it im e   a ppli c a ti ons ,   e s pe c ially  in   the  unf r iendly   c oa s tal  wa ter s   a nd   in   s e a por ts   wit ho ut  gr ound   inf r a s tr uc tur e s   a nd  s ur ve il lanc e   r a da r s .   T he   f inal   goa of   e s s e nti a R S AS   ne twor ks   wil boos t   the   tr a ns por tation  indus tr y,   r e duc e   c ons umpt ion   of   f ue l ,   pr ovide   mor e   c os e f f e c ti ve   t r ips   a nd  inc r e a s e   e c onomi c   gr owth  in  c e r tain   r e gion.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.