一、背景概述
我国是渔业大国,海域辽阔、海岸线达18000公里,海洋渔业水域面积300多万平方公里,海洋捕捞业、海水养殖业在渔业经济中占据重要地位,是沿海渔区经济的主导产业。海洋渔业的特点和海上作业环境复杂多变,决定了海洋渔业生产是高危事故高发行业。为加强对渔业突发、紧急事件的应变能力和处置能力,保护渔民生命财产安全,维护渔区的社会稳定和政治安定,保障渔业经济的持续、健康、稳步发展,构筑海洋渔业安全生产预警、搜救指挥通讯平台势在必行。
海上监管工作受制于环境,需要有强大的无线通信系统作为支撑,为包括海监、渔政、海洋牧场、海军等民用和军用的应用需求提供稳定、安全、高效的整体解决方案。
二、行业现状
我国广泛应用的海洋通信系统主要包括海上无线通信、海洋卫星通信和岸基移动通信,它们共同构成一个基本实现海洋全覆盖的通信网络。该系统能够保障近海、远海和远洋的船舶-海岸、船舶-船舶的日常通信;在海洋运输、油气勘探开采、海洋环境监测、海洋渔业、海水养殖和海洋科考等领域,提供了相对可靠、准确、及时和安全的通信基础设施。
我国使用的海洋通信卫星系统,根据GMDSS规范配置的卫星通信系统包括全球卫星搜救系统(COSPAS/SARSAT)的卫星紧急无线电示位标(EPIRB)和海事卫星系统(INMARSAT)。卫星紧急无线电示位标主要解决紧急报警、船位识别、定位和询位功能。海事卫星系统包括多种功能系统,其功能和业务存在较大差异。北斗卫星导航系统(Bei Dou navigation satellite system,BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统,但因为卫星发射、空间和地面设施的运营和维护成本很高,所以,卫星通信的应用成本较为昂贵,且通信带宽受限。
我国陆地公共移动通信系统发展极为迅猛,已建成世界上规模最大的蜂窝通信系统。作为海上无线通信和卫星通信的补充,在近海区域,岸基移动通信系统具有独特的通信优势,岸基移动通信的近海覆盖为港口、码头、航道管理、海水养殖、海上救助等提供了可靠的通信保障。
但总体而言,我国海洋通信技术尚处在较低层次的应用阶段,只能基本满足海事活动的常规通信需求。依据海事活动的区域和从事的业务种类,尽管用户可以选择不同的通信系统,但是,各种系统的性能优势和劣势均十分明显。最突出的问题是没有一种通信方式,可以实现稳定的全海洋覆盖、传输距离不受限制、确保流畅的宽带接入、较低的设备成本和使用资费。而且,现有各种通信系统之间相互孤立,缺乏统一的协调管理机制,不能保障整个海洋通信系统合理、高效地运行。
三、技术特点
1、智能化网络,即动态组网、去中心化、易扩展性等
无中心快速组网:设备开机后,会迅速搜索和发现附近的其他设备,无须预先进行网络规划和配置,自动组建网络。当有其他节点加入到现有当中时,新的设备将通过直连或者跳转的方式与原有的网络融合成一个更大的网络,使整个网络的正常的工作不依赖于任一节点。
可靠的网络传输:频率可以灵活配置,使设备在面对多变、复杂、灵活的环境时,依然能够保证正常的通信工作和数据业务。在实际使用过程中,如果节点遭受意外导致业务中断,网络将会重新选择一条链路继续传输数据,保证业务的正常运行。
易于扩展:新的无线自治网设备可直接接入到原有的网络当中;如果某个节点处在网络覆盖范围之外,还可以使用其他节点作为中继点的方式让该节点接入网络。
2、高带宽,支持高清视频传输
设备具备着高带宽的特性,点对点传输速率更可达50Mbps以上,借助着此项特点,可支持高清视频的传输。
3、安全与加密
无线传输对于网络安全与数据加密有着极高的要求和敏感性,可提供以下几种策略与手段:
网络节点与硬件设备唯一的MAC地址捆绑;
网络标识码来区分局域网内节点合法性;
可以选用AES128或AES256加密技术,使整个网络安全可靠;
除此之外,在数据入网之前,通过第三方设备来提高防护等级。
四、应用场景
1、海上监管无线通信
海事部门负责行使国家海上安全监督和放置船舶污染、船舶及海上设施检验、航海保障管理和行政执法;渔政部门承担着国家海洋监察、渔政管理、渔船渔港监督和渔业船舶检验工作,负责管辖海域的巡航监视、监督管理,依法查处违法活动,维护国家海洋与渔业权益。海上通信系统可将现有的网络摄像机、AIS系统、证照查询系统、宽带共享系统等方便的接入,实现安全、远距离的、传输稳定的海面传输。
2、海上养殖无线监控
近年来随着海产品的经济价值逐渐提高,海上养殖场经常出现被盗的情况,在大型、宽阔的养殖场中布置安装视频监控系统往往要面对布线施工所带来的种种难题,利用海上通信系统可建立简单、快捷、高效的监控系统,提高整个养殖区域的安全防范,同时降低作业时间和人工时间,大大节约成本。
3、多艘船只移动中无线通信
当多艘船只共同完成一项工作时,常常需要建立无线宽带网络,实现语音、视频、数据等联网、互通。海上通信系统以其独特的自组网、自愈合等技术特点,解决了船只队列行进中通讯的多项技术难题。
● 网络全向高宽带:使用高增益天线,保证运载工具进行中相对位置经常变动条件下的全向带宽;
● 完全自组网:无需设置网络中心点或中继点,只需通电,自动组成网络;
● 卓越的网络自愈合能力:进行中某些个体超出连接范围,当重新进入范围时,自动建立连接;
● 网络拓扑可任意变形折叠:整个网络的连接不收中继点相对位置移动的影响,可任意变形折叠。