多體制融合的海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)研究

關(guān)田靜

摘要：衛(wèi)星通信是地球無(wú)線電通信站使用衛(wèi)星作為中繼實(shí)現(xiàn)的通信，其通信距離較遠(yuǎn)，并且覆蓋范圍較廣，具有較大的容量及較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，從而使衛(wèi)星通信成為海上執(zhí)法艦船通信的主要途徑。但是衛(wèi)星通信的體制較為復(fù)雜，并且通信過(guò)程中的設(shè)備較多，導(dǎo)致衛(wèi)星通信的進(jìn)一步發(fā)展受到了限制。基于此，文章分析了衛(wèi)星通信相關(guān)體制的發(fā)展，提出了基于多體制融合的海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，從而有效解決傳統(tǒng)衛(wèi)星通信過(guò)程中的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：多體制融合；海上衛(wèi)星；通信網(wǎng)絡(luò)

海洋面積占據(jù)地球的1/4，海上通信是人們?cè)诤Ｑ筚Y源開發(fā)及跨洋航行中的主要問(wèn)題。地空高頻無(wú)線通信受到距離的限制不能夠?yàn)檩喆帮w機(jī)的跨洋航行提供通信，衛(wèi)星通信具有靈活方便的特點(diǎn)，能夠?yàn)轱w機(jī)及輪船等航線提供通信途徑。在航空運(yùn)輸及遠(yuǎn)洋不斷發(fā)展的過(guò)程中，航海及民航運(yùn)輸業(yè)對(duì)衛(wèi)星通信的要求越來(lái)越高。在現(xiàn)代用戶對(duì)系統(tǒng)容量及傳輸速率需求不斷提高的過(guò)程中，傳統(tǒng)低速率應(yīng)急衛(wèi)星通信己經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代市場(chǎng)發(fā)展需求，所以就要?jiǎng)?chuàng)建全新的海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，從而滿足海上終端及飛機(jī)的通信需求。

1海上通信技術(shù)面臨的問(wèn)題

現(xiàn)代海上通信的主要方式包括以下幾種：（1）距離海岸線30海里之內(nèi)的海域可以通過(guò)地面移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)；（2）距離海岸線30?50海里的海域可以通過(guò)特高頻（UltraHighFrequency，UHF）及甚高頻（VeryHighFrequency，VHF）頻段無(wú)線電對(duì)講或者衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及語(yǔ)音通信；（3）距離海岸線50?180海里的海域可以通過(guò)單邊帶短波電臺(tái)實(shí)現(xiàn)；（4）距離海岸線180海里以外的海域可以通過(guò)超短波電臺(tái)實(shí)現(xiàn)。以此可以看出，現(xiàn)代海上通信技術(shù)面臨海上遠(yuǎn)距離通話方面的問(wèn)題，因?yàn)樾诺蕾Y源缺乏，通信成本較高，不能夠和地面網(wǎng)絡(luò)相比[1]。

在地面網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的過(guò)程中，人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)使用的需求越來(lái)越高，除了一般的通話之外，大部分的終端業(yè)務(wù)都要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代地面移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)己經(jīng)發(fā)展成為4G，不久就會(huì)推出5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，人們的上網(wǎng)速度也會(huì)不斷提高。但是海上網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)還沒(méi)有覆蓋，部分場(chǎng)所的通信通過(guò)衛(wèi)星通信實(shí)現(xiàn)，還處于2G蜂窩鏈路交換階段。

現(xiàn)代海上通信技術(shù)要解決的就是通信距離方面及網(wǎng)絡(luò)通信限制方面的問(wèn)題，目前海上使用的衛(wèi)星通信設(shè)備主要包括國(guó)產(chǎn)及進(jìn)口兩種類型，兩者都要面臨更新?lián)Q代的問(wèn)題，并且進(jìn)口衛(wèi)星通信設(shè)備的控制接口不能完全開放，系統(tǒng)集成開發(fā)使用受到了約束[2]。

2多體制融合的海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)2.1創(chuàng)建目標(biāo)

創(chuàng)建海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的主要目的就是提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)、寬帶速度、覆蓋面及安全保密性，系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，支持圖像、視頻、語(yǔ)音、文件傳輸協(xié)議（File Transfer Protocol，F(xiàn)TP）、超文本傳輸協(xié)議（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）及郵件等業(yè)務(wù)，覆蓋范圍為300萬(wàn)平方公里，具有較高的安全性，通過(guò)便捷性的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)的互通互聯(lián)，為海上艦船及飛機(jī)通信指揮提供保障。創(chuàng)建海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的思想為：提高衛(wèi)星通信效率，充分使用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)海上衛(wèi)星通信的未來(lái)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)岸海一體化[3]。

2.2海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)海上艦船及飛機(jī)使用需求，本文所創(chuàng)建的海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)主要包括兩個(gè)主站及衛(wèi)星通信移動(dòng)小站，主站和業(yè)務(wù)通信中心使用光纖鏈路相互連接，兩個(gè)主站通過(guò)地面公共光纖網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星信道相互連接，以此能夠?qū)崿F(xiàn)主站和業(yè)務(wù)信息中心鏈路的相互連接，從而有效提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。艦船移動(dòng)站的創(chuàng)建要以實(shí)際業(yè)務(wù)需求和安全條件的配置實(shí)現(xiàn)，在用戶站通過(guò)鑒權(quán)之后連入網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)其中的某個(gè)主站和海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)相互連接，岸基指揮中心的業(yè)務(wù)通信通過(guò)用戶站及主站實(shí)現(xiàn)[4]。

2.3海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的功能架構(gòu)

海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的功能架構(gòu)如圖1所示，可以看出，有線網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星子網(wǎng)是通過(guò)IP相互透明操作的，通過(guò)SAP接口實(shí)現(xiàn)和衛(wèi)星相關(guān)功能及和衛(wèi)星沒(méi)有關(guān)系功能的相互分離，和衛(wèi)星相關(guān)層主要包括衛(wèi)星物理層及衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈路層[5]。

2.4海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)

海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使用網(wǎng)絡(luò)傳輸方案，此方案包括IP路由及空口MAC路由，主要由網(wǎng)絡(luò)層IP地址及物理層兩種尋址方式，海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)尋址的設(shè)計(jì)為：每個(gè)用戶站中有一個(gè)物理地址，在非易失存儲(chǔ)器中保存，和唯一用戶站相互對(duì)應(yīng)。每個(gè)用戶站任意制定到某個(gè)特定數(shù)據(jù)傳輸時(shí)都是使用用戶站地址，任何制定傳送到用戶站數(shù)據(jù)都是使用廣播地址。網(wǎng)絡(luò)層尋址使用應(yīng)用協(xié)議方式，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是IP地址尋址，主站和用戶站都是在下級(jí)創(chuàng)建獨(dú)立子網(wǎng)，不同用戶站維護(hù)針對(duì)的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，主站端用戶站網(wǎng)絡(luò)的管理通過(guò)網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)。典型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以詳見(jiàn)圖1，系統(tǒng)中的設(shè)備地址和IP地址進(jìn)行靈活設(shè)置，如果有相應(yīng)的需求，可以使用動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)、議（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）自動(dòng)分配。

2.5海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的功能

首先，本文所設(shè)計(jì)的海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)具有郵件，圖像，語(yǔ)音，F(xiàn)TP，視頻及HTTP等業(yè)務(wù)；另外，能夠根據(jù)實(shí)際的使用需求對(duì)寬帶進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，并且實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)先級(jí)配置，還能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)流量、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及衛(wèi)星鏈路的動(dòng)態(tài)監(jiān)控；其次，各級(jí)的信息中心和分中心都能夠?qū)⑴灤暮桔E及位置實(shí)時(shí)顯示，以此獲得船艇的航跡及位置信息，從而形成地圖；最后，信息中心還能夠?qū)崿F(xiàn)重點(diǎn)船艇位置信息的監(jiān)測(cè)，并且對(duì)通信中的網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行全面的安全防護(hù)及加密，操作用戶實(shí)現(xiàn)分級(jí)權(quán)限管理，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)網(wǎng)及網(wǎng)管網(wǎng)的邏輯隔離，使用保密模塊加解密物理信道，支持IP加密設(shè)備，使用多手段實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的安全[6]。

3結(jié)語(yǔ)

衛(wèi)星通信在多年的發(fā)展中，其衛(wèi)星業(yè)務(wù)不斷地拓展，衛(wèi)星通信體制也在持續(xù)發(fā)展，尤其是全新的多模自適應(yīng)衛(wèi)星通信接入，為海上衛(wèi)星通信提供了全新的研究方向。本文所設(shè)計(jì)的海上衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)在投入實(shí)際運(yùn)行中，能夠有效解決現(xiàn)代海上艦船實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信過(guò)程中自動(dòng)化程度弱、溝通效率低及網(wǎng)絡(luò)能力較低的問(wèn)題，創(chuàng)建多體制的信息傳輸交換平臺(tái)，能夠?yàn)楹Ｉ吓灤绕脚_(tái)提供多保障的衛(wèi)星通信服務(wù)，為全國(guó)海上業(yè)務(wù)指揮中心提供全面的業(yè)務(wù)通信基礎(chǔ)保障，以此提高海上艦船衛(wèi)星通信的效率。

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