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面向海洋全方位綜合感知的一體化通信網(wǎng)絡(luò)
摘 要：當(dāng)前，海洋探索逐步從近海向遠(yuǎn)海，從平面向立體，從分立向全方位綜合感知的網(wǎng)絡(luò)信息體系發(fā)展。本文分析了全方位海洋綜合感知業(yè)務(wù)的主要特征，研究了當(dāng)前海洋通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的主要問(wèn)題與挑戰(zhàn)，提出了面向海洋綜合感知業(yè)務(wù)的一體化通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，闡述了該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的功能與組成，指出了該網(wǎng)絡(luò)中需要研究的主要關(guān)鍵技術(shù)，以及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的方法和應(yīng)用設(shè)想，為后續(xù)海上通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)發(fā)展提供了新思路?！ ?/p>
關(guān)鍵詞: 海洋網(wǎng)絡(luò)；綜合感知；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；一體化通信
引 言
“向海則興，背海則衰”，大力發(fā)展海洋事業(yè)已成為全世界的廣泛共識(shí)，構(gòu)建海洋通信綜合保障體系，提升海洋通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和信息服務(wù)水平，是認(rèn)識(shí)海洋、經(jīng)略海洋的重要基石。
面向海洋事業(yè)的發(fā)展需求，我國(guó)先后提出了“智慧海洋”、“透明海洋”等系列工程，對(duì)于海洋的探索逐步從近海向遠(yuǎn)海，從平面向立體，從分立向全方位綜合感知的網(wǎng)絡(luò)信息體系發(fā)展[1-4]?，F(xiàn)有的海洋感知主要依托岸基、有人島礁、船舶和小型浮標(biāo)等平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)近海和重點(diǎn)海域的海洋環(huán)境感知業(yè)務(wù)。然而，海洋全方位綜合感知旨在基于天基、空基、岸基、?；蜐摶绕脚_(tái)，通過(guò)各類(lèi)傳感器，感知海洋目標(biāo)、環(huán)境、地理及海洋裝備等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋的全海域、全天候、全天時(shí)的綜合感知。與現(xiàn)有的海洋感知網(wǎng)絡(luò)相比，海洋全方位綜合感知對(duì)海洋通信網(wǎng)絡(luò)在多元異構(gòu)接入、多網(wǎng)系融合和多元業(yè)務(wù)承載等方面提出了諸多挑戰(zhàn)。
為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，本文分析了新時(shí)期下全方位海洋綜合感知的物理空間特征和信息空間特征，研究了當(dāng)前海洋通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀和面臨的主要問(wèn)題與挑戰(zhàn)，提出了面向海洋全方位綜合感知的一體化通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，彌補(bǔ)了現(xiàn)有海洋通信網(wǎng)絡(luò)的不足。
1 海洋全方位綜合感知的主要特征
隨著海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)、裝備制造、傳感器、人工智能和信息處理等技術(shù)的快速發(fā)展，海洋信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)裝備正在向無(wú)人化、智能化和多樣化的方向快速發(fā)展，已形成了一批覆蓋“空、天、岸、海、潛”的新型海洋平臺(tái)裝備，如海洋觀測(cè)衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)、大型浮標(biāo)、潛標(biāo)、無(wú)人島礁、無(wú)人艇、水下機(jī)器人等，具備全海域、全天候、全天時(shí)常態(tài)化的海上值守能力，對(duì)于海洋信息的感知也融合了雷達(dá)、AIS、ADS-B、光電、電磁、氣象、水文等海洋目標(biāo)和環(huán)境信息，為建設(shè)海洋全方位綜合感知奠定了基礎(chǔ)。與現(xiàn)有的海洋感知網(wǎng)絡(luò)相比，海洋全方位綜合感知的主要特征體現(xiàn)在物理空間和信息空間兩個(gè)維度。
1.1 物理空間特征
海洋全方位綜合感知的物理特征主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)平臺(tái)的多樣化、無(wú)人化和智能化等三個(gè)方面。海洋全方位綜合感知平臺(tái)是在傳統(tǒng)海上平臺(tái)的基礎(chǔ)上，增加了海洋觀測(cè)衛(wèi)星平臺(tái)、無(wú)人機(jī)、大小浮標(biāo)、無(wú)人島礁和水下潛標(biāo)等新型平臺(tái)，豐富了平臺(tái)的類(lèi)型，形成了覆蓋空、天、岸、海、潛的海洋全方位綜合感知平臺(tái)裝備體系，如圖1所示。新型平臺(tái)主要以海上無(wú)人值守為主，具備智能控制、多平臺(tái)協(xié)同應(yīng)用的能力，適合在惡劣的海洋環(huán)境中長(zhǎng)期連續(xù)工作。
圖1海洋全方位綜合感知平臺(tái)裝備體系
1.2 信息空間特征
海洋全方位綜合感知的信息特征主要體現(xiàn)在信息的多樣性、時(shí)效性、價(jià)值性、共享性和可靠性等五個(gè)方面?！ ?/p>
(1) 信息的多樣性
海洋綜合感知主要通過(guò)各類(lèi)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋目標(biāo)（空中、水面和水下目標(biāo)等）、海洋環(huán)境（氣象、水文、電磁等）、海洋地理和海洋平臺(tái)裝備的控制、狀態(tài)等信息的采集，如表1所示，感知的信息類(lèi)型和要素多種多樣。
(2) 信息的時(shí)效性
不同類(lèi)型的感知信息，在信息的時(shí)效性方面具有明顯的差異，如空中目標(biāo)的飛行速度較快，目標(biāo)的方位、航向等信息的價(jià)值會(huì)隨著時(shí)間的推移而快速降低，對(duì)于時(shí)間的要求明顯高于航行速度較慢的水面或水下目標(biāo)，另外，海洋環(huán)境的變化總體相對(duì)緩慢，信息的時(shí)效性總體要求較低。
(3) 信息的價(jià)值性
在面向不同用戶(hù)或應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，相同類(lèi)型信息的價(jià)值也存在顯著的差別。如海上維權(quán)執(zhí)法時(shí)，海面異?；虿幻髂繕?biāo)的信息價(jià)值明顯高于合法目標(biāo)的價(jià)值，系統(tǒng)運(yùn)維時(shí)，設(shè)備的故障或告警信息對(duì)于系統(tǒng)安全性的影響，顯然大于正常的設(shè)備狀態(tài)信息。
(4) 信息的共享性
由于單平臺(tái)海上感知范圍有限，針對(duì)海洋目標(biāo)的跨區(qū)連續(xù)監(jiān)測(cè)，需要不同的海洋平臺(tái)間共享目標(biāo)信息，如目標(biāo)的批號(hào)、型號(hào)、數(shù)量、位置、航向等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋目標(biāo)的綜合感知與協(xié)同探測(cè)。
(5) 信息的可靠性
不同類(lèi)型的信息對(duì)于可靠性的要求也有明顯的區(qū)別，如對(duì)無(wú)人系統(tǒng)管控時(shí)，當(dāng)平臺(tái)的姿態(tài)、供電等基礎(chǔ)保障資源的控制信息失真或丟失，可能導(dǎo)致姿態(tài)失控、全臺(tái)掉電和通信中斷、失聯(lián)等嚴(yán)重后果，其信息可靠性要求明顯高于其他感知設(shè)備的控制信息。通過(guò)對(duì)平臺(tái)特征和信息特征的分析，明確了新時(shí)期下海洋全方位綜合感知業(yè)務(wù)對(duì)海洋通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用要求，即覆蓋“空、天、岸、海、潛”的多元接入、統(tǒng)一組網(wǎng)及按需服務(wù)等。
表1 典型的海洋綜合感知信息類(lèi)型及要素
2 海洋通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀
目前，海上主要以岸基移動(dòng)通信、海上無(wú)線通信、衛(wèi)星通信和水聲通信等分立的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)全球海洋的基本覆蓋。
1）岸基移動(dòng)通信
主要依托陸上2G/3G/4G等移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)近海30Km內(nèi)的有效覆蓋[5]，支持話音和寬帶數(shù)據(jù)傳輸。
2）海上無(wú)線通信
主要采用中/高頻和甚高頻通信實(shí)現(xiàn)近海、中遠(yuǎn)海域的覆蓋，常見(jiàn)的通信方式如表2所示[6]，我國(guó)主要采用奈伏泰斯系統(tǒng)（NAVTEX, navigational telex）[7-8]和船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS, automatic identification system）[8]，支持話音和窄帶數(shù)據(jù)傳輸，但傳輸質(zhì)量易受外界環(huán)境因素影響，可靠性較低。
3）衛(wèi)星通信
是目前保障全球各類(lèi)海洋活動(dòng)最主要的通信方式。國(guó)際海事衛(wèi)星系統(tǒng)（Inmarsat）和銥星系統(tǒng)（Iridium）是應(yīng)用最為廣泛的全球海洋衛(wèi)星通信系統(tǒng)，最新的第五代海事衛(wèi)星系統(tǒng)，最高支持100Mbit/s的下行速率和5Mbit/s的上行速率[9]，正在部署的第二代銥星系統(tǒng)（Iridium Next），最高支持1.5Mbit/s的移動(dòng)通信和30Mbit/s的寬帶通信 [10]。
近幾年，國(guó)內(nèi)衛(wèi)星通信也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，2016年發(fā)射了首顆移動(dòng)通信衛(wèi)星“天通一號(hào)”，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)領(lǐng)海及周邊海域的全面覆蓋，最高支持384Kbit/s的移動(dòng)通信，2017年發(fā)射了首顆高通量衛(wèi)星“中星16”，覆蓋了對(duì)我國(guó)近海300Km海域，最高支持150Mbit/s的寬帶通信[9]，2020年北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的全面建成，將為全球用戶(hù)提供短報(bào)文通信服務(wù)。目前，國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星通信系統(tǒng)正在從分立向天基組網(wǎng)、天地一體化方向發(fā)展[11-14]，主要代表系統(tǒng)包括國(guó)外OneWeb公司的太空互聯(lián)網(wǎng)低軌星座，SpaceX公司的星鏈（StarLink）及國(guó)內(nèi)中國(guó)電科的“天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)”、航天科技的“鴻雁”星座和航天科工的“虹云”工程。
4）水下無(wú)線通信
主要包括水下電磁波通信、水聲通信和水下光通信三種方式。水聲通信目前水下節(jié)點(diǎn)之間遠(yuǎn)距離窄帶通信的唯一手段，水下電磁通信主要使用甚低頻、超低頻和極低頻進(jìn)行通信，用于岸海間遠(yuǎn)距離小深度的水下通信場(chǎng)景[15]，水下光通信主要利用藍(lán)綠波長(zhǎng)的光進(jìn)行水下通信，支持近距離的高速通信，但技術(shù)尚未成熟。
隨著通信技術(shù)的發(fā)展和海上平臺(tái)設(shè)計(jì)、裝備制造、供電等能力的不斷提升，各類(lèi)新的通信手段也具備了在海上應(yīng)用的基礎(chǔ)，目前正在探索激光通信、散射通信、流星余跡、自組網(wǎng)等技術(shù)在海上的應(yīng)用。
表2 我國(guó)常見(jiàn)的海上無(wú)線通信系統(tǒng)
3 存在的主要問(wèn)題與挑戰(zhàn)
盡管海上已經(jīng)構(gòu)建了不同類(lèi)型的通信網(wǎng)絡(luò)，初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)海的立體通信覆蓋，但仍存在以下幾個(gè)方面問(wèn)題：一是缺乏全局頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)，通信資源孤立分散，難以發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)；二是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、互聯(lián)互通不暢；三是業(yè)務(wù)通信保障模式單一。
面對(duì)海洋綜合感知網(wǎng)絡(luò)信息體系的快速發(fā)展，當(dāng)前的海洋通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法適應(yīng)業(yè)務(wù)全面拓展的需求，亟需按照“空、天、岸、海、潛”五位一體的多元異構(gòu)接入、多網(wǎng)系融合和多元業(yè)務(wù)承載的思路，發(fā)展新型海洋通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，解決全方位的隨遇接入、統(tǒng)一組網(wǎng)和按需服務(wù)等問(wèn)題。
本文提出了一體化的海洋通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。通過(guò)融合多網(wǎng)系（光纖、衛(wèi)星通信、散射通信、LTE、短波、北斗和水聲通信等寬窄帶通信手段）、統(tǒng)籌多種通信平臺(tái)資源（天基、空基、岸基、海基和潛基），構(gòu)建多元的接入方式、統(tǒng)一的核心網(wǎng)絡(luò)和智能的資源適配，為一體化海洋通信網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一架構(gòu)支持。
4 一體化海洋通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
面向“空、天、岸、海、潛”的一體化海洋通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用分層技術(shù)體系，在天基、空基、岸基、海基和潛基等平臺(tái)之上，構(gòu)建了多元接入層、統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)層、協(xié)同服務(wù)層和運(yùn)維管控、安全防護(hù)系統(tǒng)等“三層兩系統(tǒng)”的技術(shù)體系網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋綜合態(tài)勢(shì)感知、海洋目標(biāo)監(jiān)測(cè)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)等海洋綜合感知業(yè)務(wù)的全面支撐，具體如圖2所示。
圖2一體化海洋通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
多元接入層主要解決空、天、岸、海、潛全方位的隨遇接入問(wèn)題，基于海上應(yīng)用比較成熟的寬帶、窄帶通信手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋各類(lèi)平臺(tái)隨遇接入。在實(shí)際工程應(yīng)用中，海上通信接入方式的選擇需要結(jié)合海洋平臺(tái)的類(lèi)型、部署方式和應(yīng)用場(chǎng)景等，具體如表2所示，海洋衛(wèi)星主要通過(guò)微波或激光接入岸基，大型無(wú)人機(jī)主要通過(guò)衛(wèi)星或微波通信實(shí)現(xiàn)寬帶接入，水面大型監(jiān)測(cè)平臺(tái)，由于平臺(tái)搭載和供電能力強(qiáng)，可同時(shí)搭載衛(wèi)星通信、散射、短波、北斗等多種寬窄帶通信方式，實(shí)現(xiàn)常規(guī)寬帶接入和惡劣海況條件下的窄帶接入，水下固定陣主要通過(guò)光電復(fù)合纜接入岸基，對(duì)于小型的空中、水面和水下平臺(tái)，由于平臺(tái)綜合能力較弱，主要通過(guò)北斗、水聲等窄帶接入，或者與大型平臺(tái)協(xié)同組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)寬帶接入。
統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)層主要解決空、天、岸、海、潛全方位的統(tǒng)一組網(wǎng)問(wèn)題，基于IP承載，屏蔽異構(gòu)終端、接入鏈路的差異，在多元接入層之上構(gòu)建基于數(shù)據(jù)分組交換的核心網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一路由與轉(zhuǎn)發(fā)。為了實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)互通，需要根據(jù)接入網(wǎng)的傳輸協(xié)議和業(yè)務(wù)承載要求，對(duì)傳輸協(xié)議和業(yè)務(wù)報(bào)文格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換和重新封裝，實(shí)現(xiàn)多手段、多用戶(hù)、多業(yè)務(wù)之間統(tǒng)一融合互通的通信應(yīng)用服務(wù)。
協(xié)同服務(wù)層主要解決空、天、岸、海、潛綜合感知業(yè)務(wù)的按需服務(wù)問(wèn)題，其介于海洋應(yīng)用與統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)層之間，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌上層業(yè)務(wù)需求和底層網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)上下數(shù)據(jù)協(xié)同和控制協(xié)同，是海洋通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的核心層。協(xié)同服務(wù)層包括上下兩個(gè)子層。協(xié)同服務(wù)層向上主要通過(guò)對(duì)海洋目標(biāo)、環(huán)境、控制、狀態(tài)等信息的分類(lèi)、分級(jí)，結(jié)合業(yè)務(wù)傳輸速率、時(shí)延、優(yōu)先級(jí)、可靠性等QoS要求，構(gòu)建海洋綜合感知業(yè)務(wù)管理平臺(tái)，并通過(guò)與網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)資源的匹配，實(shí)現(xiàn)海洋各類(lèi)感知業(yè)務(wù)的注冊(cè)、接納控制和業(yè)務(wù)編排等；協(xié)同服務(wù)層向下主要通過(guò)對(duì)底層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源的抽象封裝，構(gòu)建面向不同應(yīng)用需求的網(wǎng)絡(luò)模型等，實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)通、散射、短波、北斗等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源的發(fā)現(xiàn)、注冊(cè)、調(diào)度和管理等。
與現(xiàn)有海洋通信網(wǎng)絡(luò)相比，新型海洋通信網(wǎng)絡(luò)旨在解決天、空、岸、海、潛的立體組網(wǎng)、多元異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的融合互聯(lián)及業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)資源的上下協(xié)同，提升網(wǎng)絡(luò)整體的協(xié)調(diào)性和資源的利用率，構(gòu)建面向海洋綜合感知的多網(wǎng)系高效融合互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)空間。
表2 空、天、岸、海、潛主要平臺(tái)通信接入方式及典型應(yīng)用場(chǎng)景
5 涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)
面向新型海洋通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，本文認(rèn)為主要存在以下幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)需要研究解決：
一是針對(duì)海洋信息資源類(lèi)型繁多，通信保障需求各異，而通信資源相對(duì)有限的問(wèn)題，重點(diǎn)研究海洋信息的分類(lèi)與分級(jí)管理；
二是面向海洋通信資源異構(gòu)性強(qiáng)，融合應(yīng)用難度大的問(wèn)題，重點(diǎn)研究異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一管理；
三是針對(duì)海洋應(yīng)用多元、服務(wù)質(zhì)量迥異的問(wèn)題，重點(diǎn)研究業(yè)務(wù)與資源協(xié)同控制；
四是針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下，系統(tǒng)及裝備的兼容性、一致性難以保障的問(wèn)題，重點(diǎn)研究海洋網(wǎng)絡(luò)綜合集成的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
5.1 海洋綜合感知信息的分類(lèi)與分級(jí)管理
對(duì)于海洋的綜合感知，主要涉及海洋目標(biāo)、海洋環(huán)境、海洋地理及平臺(tái)裝備的控制和狀態(tài)等信息，不同類(lèi)型的信息在時(shí)效性、價(jià)值性等方面具有明顯的差異，對(duì)于承載網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、寬帶及可靠性等要求也有明顯區(qū)別，在海上網(wǎng)絡(luò)資源整體受限的條件下，為了實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)對(duì)海洋信息差異化的服務(wù)保障，需要對(duì)海洋信息進(jìn)行分類(lèi)、分級(jí)管理，根據(jù)信息的價(jià)值和時(shí)效性等特征，結(jié)合業(yè)務(wù)的QoS服務(wù)保障需求，研究面向海洋綜合感知信息的分類(lèi)與分級(jí)方法，建立海洋綜合感知信息的統(tǒng)一管理平臺(tái)。
5.2 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源的智能管理
當(dāng)前海上應(yīng)用較為成熟的通信方式主要包括光纖、海上衛(wèi)星通信、散射通信、微波、LTE、短波、超短波、北斗、流星余跡和水聲通信等，各類(lèi)通信資源異構(gòu)性強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)能力也存在明顯的差異，如海上覆蓋范圍、接入速率、傳輸時(shí)延等。在面向海上差異化的服務(wù)保障需求時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)資源的高效利用，屏蔽底層網(wǎng)絡(luò)的差異性，需要重點(diǎn)研究網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化技術(shù)，根據(jù)不同通信網(wǎng)絡(luò)的典型特征，從物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中抽象網(wǎng)絡(luò)資源，形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)資源池，支持底層網(wǎng)絡(luò)資源的自動(dòng)感知和網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一管理和按需配置。
5.3 業(yè)務(wù)和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同控制
為了實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)需求與異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源的有效匹配，在對(duì)海洋綜合感知業(yè)務(wù)分類(lèi)、分級(jí)管理和對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究基于業(yè)務(wù)需求和實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)的聯(lián)合接納控制算法、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型最佳匹配算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)的接納控制和最佳網(wǎng)絡(luò)模型的選擇，同時(shí)基于業(yè)務(wù)選擇的網(wǎng)絡(luò)模型，研究底層網(wǎng)絡(luò)智能的切換技術(shù)和寬窄帶異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡技術(shù)，實(shí)現(xiàn)上層業(yè)務(wù)和底層網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)協(xié)同和控制協(xié)同。
5.4 復(fù)雜環(huán)境下的綜合集成
新型海洋通信網(wǎng)絡(luò)主要依托各型無(wú)人平臺(tái)構(gòu)建，平臺(tái)內(nèi)外環(huán)境惡劣，搭載空間和供電能力受限，設(shè)備長(zhǎng)期處于高溫、高濕、高鹽霧、高輻射、震動(dòng)、沖擊和搖擺等復(fù)雜環(huán)境中。在實(shí)際構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為了保障系統(tǒng)和裝備長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，需要結(jié)合平臺(tái)的類(lèi)型、系統(tǒng)/裝備的部署環(huán)境和使用要求等，研究系統(tǒng)/裝備在復(fù)雜環(huán)境下的六性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、電磁兼容性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備在平臺(tái)中的布局標(biāo)準(zhǔn)、加裝標(biāo)準(zhǔn)、布線標(biāo)準(zhǔn)和供電標(biāo)準(zhǔn)等，保障系統(tǒng)及準(zhǔn)備在復(fù)雜環(huán)境下的兼容性和一致性。
6 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與應(yīng)用設(shè)想
如圖3所示，面向海洋全方位綜合感知的一體化海洋通信網(wǎng)絡(luò)是在統(tǒng)籌“空基、天基、岸基、?；?、潛基”等平臺(tái)資源和海上通信資源的基礎(chǔ)上，按照統(tǒng)一需求、統(tǒng)一架構(gòu)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一建設(shè)和統(tǒng)一管理的原則，以海基為核心，利用光纖、衛(wèi)星通信、散射通信、LTE、自組網(wǎng)、短波、北斗和水聲通信等接入方式，連通天基、空基、岸基和水下，實(shí)現(xiàn)全海域、全天候、全天時(shí)的立體綜合組網(wǎng)，保障“空、天、岸、海、潛”等海上各類(lèi)平臺(tái)的隨遇接入、統(tǒng)一組網(wǎng)和按需服務(wù)，逐步構(gòu)建海洋全方位一體化的通信保障體系，滿足海洋監(jiān)測(cè)預(yù)警、海洋漁業(yè)管理、海洋科學(xué)考察、海洋搜救等各類(lèi)海上應(yīng)用的需求，服務(wù)國(guó)家“智慧海洋”、“透明海洋”等系列工程。
圖3 一體化海洋通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及應(yīng)用設(shè)想
結(jié) 語(yǔ)
隨著我國(guó)“智慧海洋”和 “透明海洋”等系列工程的推進(jìn)實(shí)施，對(duì)于海洋的探索逐步從近海向遠(yuǎn)海，從平面向立體，從分立向綜合感知的網(wǎng)絡(luò)信息體系發(fā)展，本文分析了新時(shí)期海洋全方位綜合感知的主要特征，研究了海洋通信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上提出了面向海洋全方位綜合感知業(yè)務(wù)的一體化海洋通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分析了該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)，最后提出了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的原則和未來(lái)應(yīng)用的設(shè)想。本文提出的一體化海洋通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是對(duì)未來(lái)海洋通信網(wǎng)絡(luò)的重要探索，希望為我國(guó)“智慧海洋”和 “透明海洋”等系列工程中通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供新的思路。
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