一种海洋通信系统及船载移动基站的开关配置方法技术方案

本发明专利技术提供一种海洋通信系统，包括：设置在第一类船上的无线通信设备、设置在第二类船上的船载移动基站和设置在第二类船上用于和海事卫星通信的卫星通信终端设备；无线通信设备、船载移动基站和卫星通信终端设备依次连接，船载移动基站用于和卫星通信终端设备交互，无线通信设备用于和船载移动基站交互，以实现和海事卫星通信。还提供一种船载移动基站的开关配置方法，包括：在当前配置周期开始时，获取每个船载移动基站的用户接口接收到的接入信息；根据每个船载移动基站接收到的接入信息，判断每个船载移动基站的覆盖范围内是否有无线通信设备接入；根据判断结果，执行对应的配置策略。本发明专利技术覆盖范围广、费用适中、接入便捷且能耗低。

Ocean communication system and switch configuration method for shipborne mobile base station

The invention provides a marine communication system, including: the establishment of wireless communication equipment, set in the first class on the ship in the second ship ship borne mobile base station and set the satellite communication terminal equipment and maritime satellite communication used in the second class ship; wireless communication equipment, ship borne mobile base station and satellite communication terminal equipment the connected ship for mobile base station and satellite communication terminal equipment interaction, wireless communication equipment for ship and mobile base station interaction, in order to achieve and maritime satellite communication. Including the switch configuration method, also provides a ship borne mobile base station: in the current configuration cycle begins, access to information received by the user interface for each ship borne mobile base station; according to each ship borne mobile received access information of the base station, to judge whether there is access to the wireless communication device coverage of each ship borne mobile base station within; according to the result, to implement the corresponding allocation strategy. The invention has the advantages of wide coverage, moderate cost, convenient access and low energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种海洋通信系统及船载移动基站的开关配置方法
本专利技术涉及海洋无线通信
，尤其涉及一种海洋通信系统及船载移动基站的开关配置方法。
技术介绍
我国海域范围广阔且拥有绵长的大陆海岸线，随着海洋经济的不断发展，越来越多的涉海人员参与到种类繁多的海事活动中，如海洋监管和监测、人工养殖与捕捞、矿源开采、旅游运输等等。然而，在适应了日益丰富的地面网络服务与应用后，传统的海洋通信方式如电话、短信、AIS服务等已经难以满足海上通信用户的需求。为了保障近海海域的通航安全以及提升涉海人员在海上的信息生活质量，从而缩小海洋通信服务与地面通信服务之间的差距，海洋宽带通信已经成为海事活动的迫切需求，也是进一步推动海洋经济发展的重要环节。目前，可用于海洋场景的典型无线通信手段主要包括无线电系统(MF/HF/VHF)、海事卫星通信，Wi-Fi网络和LTE网络等，这几种通信方式在覆盖范围，价格和带宽方面各有优势和不足。基于MF/HF/VHF可以提供长距离/中等距离/短距离的船间通信和船岸通信，这种通信手段在渔业安全方面发挥了重要作用，但其为窄带通信，常用于传统的信息广播和语音服务。基于海事卫星的通信通过在船上安装的卫星通信设备来使用宽带卫星通信，虽然海事卫星提供的海洋宽带通信是无时不在无处不在的，但其价格十分昂贵。部署Wi-Fi/WLAN网络和LTE/WiMAX网络的通信方法虽然已经在地面场景广泛部署且提供了优质的无线宽带服务，但Wi-Fi/WLAN网络的覆盖范围非常小，而LTE/WiMAX网络的性能在远海海域会受到多输入多输出(MIMO，MultipleInputMultipleOutput)条件的影响，它们只能在近海岸的位置提供较好的无线宽带服务。因此，如何综合使用以上通信手段，提供一种覆盖范围大，费用适中的海洋宽带通信方法是海洋通信面临的重大问题。基于以上考虑，研究人员基于无线mesh技术组网来提供海洋宽带通信[1,2]。在这种网络架构下，近岸船舶组成一个多跳mesh网络，通过岸边通信基站接入地面宽带通信网，对于处于远离海岸且船舶稀疏的区域而不能接入mesh网络的船舶，只能通过海事卫星使用昂贵的宽带服务。目前，这类方法已经可以覆盖距离岸边5～30km的水域，峰值速率6Mbit/s，覆盖率为98.91％。但其本质上只是将海岸向海洋部分拓展，并没有实质性地解决海洋宽带通信问题。另一方面，mesh架构存在固有局限性，如网络协议复杂、服务可靠性低等，该架构需要足够密度的船舶来保持mesh连接性，且每一条通信船舶都需要安装mesh通信设备。因此，如何综合使用以上通信手段，提供一种覆盖范围大，费用适中的海洋宽带通信方法是海洋通信面临的重大问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种至少部分解决上述技术问题的一种海洋通信系统及船载移动基站的开关配置方法。第一方面，本专利技术提供一种海洋通信系统，包括：设置在第一类船上的无线通信设备、设置在第二类船上的船载移动基站和设置在第二类船上用于和海事卫星通信的卫星通信终端设备；所述无线通信设备、船载移动基站和卫星通信终端设备依次连接，所述船载移动基站用于和所述卫星通信终端设备交互，所述无线通信设备用于和所述船载移动基站交互，以实现和所述海事卫星通信。优选的，所述系统还包括：设置在岸边的岸基基站；所述岸基基站和无线通信设备无线连接，所述岸基基站用于和无线通信设备交互。优选的，所述系统还包括：地面骨干网；所述海事卫星和所述岸基基站均连接所述地面骨干网。优选的，所述卫星通信终端设备为VSAT通信设备。第二方面，本专利技术还提供一种所述的海洋通信系统中船载移动基站的开关配置方法，包括：在当前配置周期开始时，获取每个船载移动基站的用户接口接收到的接入信息；根据所述每个船载移动基站的用户接口接收到的接入信息，判断每个所述船载移动基站的覆盖范围内是否有所述无线通信设备接入；根据判断结果，执行对应的配置策略。优选的，所述根据判断结果，执行对应的配置策略，包括：若所述船载移动基站的覆盖范围内有所述无线通信设备接入，则获取每个所述第一类船和每个目标第二类船的当前位置；所述目标第二类船为其上的船载移动基站的覆盖范围内有所述无线通信设备的第二类船；根据所述每个所述第一类船和每个目标第二类船的当前位置，计算每个所述无线通信设备从任意可覆盖它的船载移动基站接收到的合成功率；根据所述每个所述无线通信设备从任意可覆盖它的船载移动基站接收到的合成功率，获取每个目标船载移动基站的开关配置结果以及每个无线通信设备对目标船载移动基站的选择结果；所述目标船载移动基站为所述目标第二类船上的船载移动基站。优选的，所述根据所述每个所述无线通信设备从任意可覆盖它的船载移动基站接收到的合成功率，获取每个目标船载移动基站的开关配置结果以及每个无线通信设备对目标船载移动基站的选择结果，包括：采用预设约束条件求目标函数最小时每个目标船载移动基站的开关配置结果以及每个无线通信设备对目标船载移动基站的选择结果的最优解；所述目标函数为由所述无线通信设备从可覆盖它的船载移动基站接收到的合成功率、目标船载移动基站的开关配置结果和无线通信设备对目标船载移动基站的选择结果的函数。优选的，所述目标函数为所述约束条件为：sj,i(t)∈{0,1},ai(t)∈{0,1}(12)其中，ai(t)为t时刻目标船载移动基站i的开关配置结果，sj,i(t)为t时刻无线通信设备j对目标船载移动基站i的选择结果，为无线通信设备j从可覆盖它的船载移动基站i接收到的合成功率，i为目标船载移动基站的序数，j为无线通信设备的序数，M为无线通信设备的总数，n为所有船载移动基站中除目标船载移动基站外的船载移动基站的序数，N为目标船载移动基站的总数，σ2为为热噪声，γ为预设的权衡因子，Γthr为预设的无线通信设备可接收的最小的信号功率与噪声功率的比值，Umax为每个船载移动基站允许接入的无线通信设备的最大数量，an(t)为t时刻目标船载移动基站n的开关配置结果，Pj,n(t)为t时刻第j个无线通信设备从目标船载移动基站n接收到的信号的功率。优选的，所述根据所述每个所述第一类船和每个目标第二类船的当前位置，计算每个所述无线通信设备从任意可覆盖它的船载移动基站接收到的合成功率，包括：根据所述每个所述第一类船和每个目标第二类船的当前位置，计算当前时刻每个所述第一类船和每个目标第二类船之间的距离以及下一配置周期的开始时刻每个所述第一类船的位置和每个目标第二类船的位置；根据所述下一配置周期的开始时刻每个所述第一类船的位置和每个目标第二类船的位置，计算所述下一配置周期的开始时刻每个所述第一类船和每个目标第二类船之间的距离；根据所述当前时刻每个所述第一类船和每个目标第二类船之间的距离以及所述下一配置周期的开始时刻每个所述第一类船和每个目标第二类船之间的距离，计算每个所述无线通信设备从任意可覆盖它的船载移动基站接收到的合成功率。优选的，所述根据判断结果，执行对应的配置策略，包括：若所述船载移动基站的覆盖范围内没有所述无线通信设备接入，则关闭所述船载移动基站。由上述技术方案可知，本专利技术海洋通信系统由于在第二类船上同时设置船载移动基站和用于和海事卫星通信的卫星通信终端设备，第一类船的无线通信设备可以和第二类船的船载移动基站本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海洋通信系统，其特征在于，包括：设置在第一类船上的无线通信设备、设置在第二类船上的船载移动基站和设置在第二类船上用于和海事卫星通信的卫星通信终端设备；所述无线通信设备、船载移动基站和卫星通信终端设备依次连接，所述船载移动基站用于和所述卫星通信终端设备交互，所述无线通信设备用于和所述船载移动基站交互，以实现和所述海事卫星通信。

【技术特征摘要】
1.一种海洋通信系统，其特征在于，包括：设置在第一类船上的无线通信设备、设置在第二类船上的船载移动基站和设置在第二类船上用于和海事卫星通信的卫星通信终端设备；所述无线通信设备、船载移动基站和卫星通信终端设备依次连接，所述船载移动基站用于和所述卫星通信终端设备交互，所述无线通信设备用于和所述船载移动基站交互，以实现和所述海事卫星通信。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：设置在岸边的岸基基站；所述岸基基站和无线通信设备无线连接，所述岸基基站用于和无线通信设备交互。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：地面骨干网；所述海事卫星和所述岸基基站均连接所述地面骨干网。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述卫星通信终端设备为VSAT通信设备。5.一种上述权利要求1-4中任一项所述的海洋通信系统中船载移动基站的开关配置方法，其特征在于，包括：在当前配置周期开始时，获取每个船载移动基站的用户接口接收到的接入信息；根据所述每个船载移动基站的用户接口接收到的接入信息，判断每个所述船载移动基站的覆盖范围内是否有所述无线通信设备接入；根据判断结果，执行对应的配置策略。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据判断结果，执行对应的配置策略，包括：若所述船载移动基站的覆盖范围内有所述无线通信设备接入，则获取每个所述第一类船和每个目标第二类船的当前位置；所述目标第二类船为其上的船载移动基站的覆盖范围内有所述无线通信设备的第二类船；根据所述每个所述第一类船和每个目标第二类船的当前位置，计算每个所述无线通信设备从任意可覆盖它的船载移动基站接收到的合成功率；根据所述每个所述无线通信设备从任意可覆盖它的船载移动基站接收到的合成功率，获取每个目标船载移动基站的开关配置结果以及每个无线通信设备对目标船载移动基站的选择结果；所述目标船载移动基站为所述目标第二类船上的船载移动基站。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于；所述根据所述每个所述无线通信设备从任意可覆盖它的船载移动基站接收到的合成功率，获取每个目标船载移动基站的开关配置结果以及每个无线通信设备对目标船载移动基站的选择结果，包括：采用预设约束条件求目标函数最小时每个目标船载移动基站的开关配置结果以及每个无线通信设备对目标船载移动基站的选择结果的最优解；所述目标函数为由所述无线通信设备从可覆盖它的船载移动基站接收到的合成功率、目标船载移动基站的开关配置结果和无线通信设备对目标船载移动基站的选择结果的函数。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于；所述目标函数为

【专利技术属性】
技术研发人员：葛宁，肖蔼玲，殷柳国，冯伟，魏特，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11