CN101262690A - 海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统 - Google Patents
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Abstract
海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,包括综合业务控制与交换中心、工作在海洋专用频段的基站和内置GPS的船载移动终端;该系统采用MPT-1327信令快速移频键控调制,双工或半双工方式;基站通过2M数字电路或卫星连接综合业务控制与交换中心,后者连接LBS位置服务平台、管理平台、遇险报警平台和增值业务服务平台和PSTN/PLMN,LBS位置服务平台通过DDN/WAN连接到各级监控中心。本发明解决了离岸300海里以内海域船舶的移动通信问题,实现了海上网络内用户的自动漫游及多种业务通信,船上用户号码可以实现与手机号码的捆绑,并可实现在各级监控中心对海上的船舶进行实时监控和集中指挥调度管理。
Description
技术领域
本发明涉及超短波远程无线通信,特别是涉及一种海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统。
背景技术
海上无线通信一直是全球无线通信领域中的一大难题,而海上无线通信又非常重要,因为它是海上安全的重要保障手段。目前我国绝大多数的渔船是中小型渔船,工作区域多在离岸100海里以内,主要的通信手段是90C系列超短波电台和短波单边带电台,功能比较单一,使用也很不方便。在发达国家,离岸20海里以外与陆地的通信主要靠卫星解决,但由于成本较高,并不能满足我国广大中小型近海作业渔船的大通信量业务需求。
发明内容
为弥补上述不足,本发明提供一种单基站通信距离达100海里,多基站网络复合覆盖通信距离达300海里、能提供多种信息服务的海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统。
本发明海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,所述系统包含众多船载终端、不同海域的若干个基站、综合业务控制与交换中心、LBS位置服务平台和管理平台;所述基站通过2M数字电路连接所述综合业务控制与交换中心,所述综合业务和交换中心通过2M数字电路连接所述LBS位置服务平台、管理平台和一个卫星地面站,并以7号信令的方式通过2M数字电路接入PSTN/PLMN,所述LBS位置服务平台连接DDN/WAN;所述终端和基站之间依照以下方式通信:
工作在30-50MHz或200-250MHz频率的海洋专用频段;
采用MPT-1327国际信令标准;
采用快速移频键控(FFSK)或高斯最小移频键控(GMSK)副载波调制方式;
收发采用双工或半双工方式,分别通过不同信道;
频率复用,合理分配信道,多信道共享,动态分配通信信道;
将全部频段分为若干对信道,各对信道分别分入不同的信道大组和信道组,相邻信道分配在相邻分组中;
每个基站最多预留64对信道,相邻基站采用不相邻的信道组;
各基站采用同步/准同步发射方式,采用GPS精确定时,每个基站最多可有四个控制信道,每个控制信道可在该信道组内轮询,各基站使用各自独立的控制信道。
终端通过控制信道呼叫基站,基站动态给终端分配通信信道,建立通话,终端在相邻基站间漫游时自动切换信道,通信完毕所占信道空闲。
本发明海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,所述终端由MCU、以及和MCU连接的通信模块、GPS、AIS模块、液晶触摸屏、控制键盘、语音采集模块和海图数据库组成。
本发明海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,所述基站包括由若干个接收机、若干个发射机、发射合路器、接收分路器、无线模块控制板、信道接口板、主模块控制板、主时钟板和中继模块控制板、以及多种转换接口板包括E1/A接口板、E1/C接口板、两线环路中继处理板、环路接口卡、E/M中继处理板、E/M中继接口卡和有线用户板组成的陆地固定基站。
本发明海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,所述基站包括由若干个接收机、若干个发射机、发射合路器、接收分路器、中继控制板和卫星通信设备组成的海上固定基站或海上移动基站。
本发明海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,所述综合业务控制与交换中心包括无线模块控制板、信道接口板、主模块控制板、主时钟板和中继模块控制板、以及多种转换接口板包括E1/A接口板、E1/C接口板、两线环路中继处理板、环路接口卡、E/M中继处理板、E/M中继接口卡和有线用户板,还有多基站连接模块、多基站主控模块、多基站中继处理模块、E1接口板和四线E/M中继处理板。
本发明海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,所述系统包括遇险报警平台和增值业务平台,所述综合业务控制与交换中心通过2M数字电路连接所述遇险报警平台和增值业务平台;遇险报警平台接收终端发来的语音和数据报警、告警船舶终端的GPS信息,并在电子海图上显示和组织调度附近的船舶救援;增值业务平台,向海上船舶终端发布海浪天气预报、渔业商业信息、海产品交易信息和海洋渔业行业广告信息。
本发明海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,所述系统包括各级监控中心,均通过DDN/WAN与LBS位置服务平台相连,所述各级监控中心有海洋船舶实时监控系统,可以登录连接到LBS位置服务平台,根据各级权限不同,查看调用相应的信息,和船舶建立语音与数据联系,实现调度、收取船舶的定位系统信息,发送其海域船舶的位置信息,并在监控海图上显示。
本发明超短波远程无线通信和综合信息服务系统,解决了离岸300海里以内近海海域的船舶移动无线通信问题,实现了海上任意网络内用户的自动漫游及多种业务通信(包括但不仅限于语音通话和短信息的收发),可以覆盖全部近海海域,提供下述多种服务:
通信服务:为网内用户提供便捷的语音通信,组通信功能,满足中国渔民在日常生产生活中的通信需求;
船舶监控调度服务:通过数据库对船舶的航行轨迹进行详细的记录,并可对航行轨迹进行回放跟踪,为中国船舶提供定位、调度服务,提高管理透明度、调度可操作性,提高运输能力,提高企业经济效益;
遇险报警服务:为船舶的故障、遇险等突发事件提供自动和人工报警,监控中心实现接警、求助应答服务,减少安全威胁和财产损失;
增值信息服务:通过广播形式为船舶提供相关的信息和服务,如航道信息、天气信息、通知文件、管理政策指示等;
船舶管理:查看船只相应的ID号、注册登记信息及其它情况,实现管理部门对船舶的有效管理;
智能导航服务:通过网络,实现监控中心支持下的船舶导航服务。
附图说明
图1是本发明超短波远程无线通信和综合信息服务系统的网络结构拓扑图;
图2是本发明超短波远程无线通信和综合信息服务系统终端的框图;
图3是本发明超短波远程无线通信和综合信息服务系统基站的框图;
图4是本发明超短波远程无线通信和综合信息服务系统的信道分组方案之一;
图5是本发明超短波远程无线通信和综合信息服务系统的信道大组分配方案之一;
图6是本发明超短波远程无线通信和综合信息服务系统的一个海域基站信道分配方案之一。
具体实施方式
为进一步阐述本发明,下面结合实施例做更详尽的说明。
本实施例是根据某沿海省渔业、海事、边防、海关等各部门的总体需求,进行统一规划后而制订实施的,考虑整个系统为分布式基站的网络结构,今后有可能还要扩容和联网,所以采用单区多基站的形式,设置省市县海区监控中心和管理平台、LBS位置服务平台、遇险报警平台和增值业务平台。
在本实施例将采用基于本发明的HTN-05系统作为基础进行设计。
HTN-05系统又称近海安全无线通信系统,根据其覆盖的特点,本系统提供多样化的调度功能和通信手段。为满足该省船舶调度的需求,拟在该省内建设一个省级监控中心及周边建设多个地级监控中心,在沿海海岸建设7个信道基站,预计可满足10万用户的需求(实际建站数量、信道数可根据以后的实际用户量需求进行增加)。同时由于系统灵活的网络扩展方式及网络容纳能力,可根据用户实际的网络结构需要,满足系统的增容与扩展。我们还计划在石油钻井平台上建设一部分海上固定基站,或者在一些大型船舶上建设海上移动基站,通过卫星与陆地的综合业务控制与交换中心建立数据连接,通过这些密集覆盖的基站完成用户深海作业的数据与语音传输,保证在300海里范围内的渔民正常的通话质量。
如图1所示,系统由基站、综合业务控制与交换中心、管理平台、遇险报警平台、增值业务平台、LBS位置服务平台和各级政府监控中心分为三层组成。综合业务控制与交换中心、基站根据覆盖范围以拓扑结构组成最外层的无线接入网,所有基站数据都通过2M数字电路线发送至综合业务控制与交换中心,更远海域的渔船数据則由建立在钻井平台的海上固定基站和船舶上的海上移动基站通过卫星数据链路发往卫星地面站,再由卫星地面站发往综合业务控制与交换中心。
和综合业务控制与交换中心连接的有LBS位置服务平台、遇险报警平台、增值业务平台和管理平台,这是本系统的第二层;综合业务控制与交换中心收到数据后统一进行管理,生成应用数据,根据数据分类及各平台的要求传输到LBS位置服务平台、管理平台、遇险报警平台和增值业务平台,同时以7号信令(No.1信令)的方式通过2M数字电路与PSTN/PLMN连接完成终端与固话或移动电话的数据语音传输;与综合业务控制与交换中心连接的LBS位置服务平台通过DDN/WAN接到各级监控中心。
本层中,LBS位置服务平台用于对船舶进行集中管理,监控人员通过监控终端软件进行业务受理和话务控制,实现船舶求助与报警处理、船舶监控与调度等数据的采集整理,根据各平台和监控中心的请求分别发送;监控终端软件采用二维GPS应用专用开发平台,集地理信息系统(GIS)和管理信息系统(MIS)于一体,以电子海图为显示平台,以陆地计算机网络为应用基础,以本系统为海上通信主要手段,涵盖了从海上船舶的监控调度指挥,到近海滩涂海域管理等诸多海上资源规划及信息管理业务,为交通、海洋、渔业等涉海部门实现信息计算机化、建立″数字海洋″,提高现代化管理水平的目标提供了一套高水准、高质量的系统软件平台;在软件设计过程中针对船载终端的功能进行优化和扩充,提供具备船舶实时定位、状态监测、遥控调度、智能导航、轨迹记录与重放、船舶及相关信息管理等功能全面的海上船位监控综合应用解决方案。
管理平台包含系统管理系统,通过综合业务控制与交换中心连接各基站,管理监控整个超短波远程无线通信系统的状态。
遇险报警平台可以接收海上船舶发来的语音与数据报警,不仅可以与告警船舶建立语音联系,还可以收到告警船舶报警时刻的GPS信息,并在电子海图上显示出来,从而调度组织告警船只周围的船只对其进行紧急救助。
增值业务平台,可以向渔民发布海浪天气信息、渔业商业信息、海产品交易信息、海洋渔业行业广告、亲情点歌信息。
各级政府监控中心,包括省监控中心、地市监控中心、县监控中心和海区监控中心,这是本系统的第三层;各级政府监控中心通过DDN/WAN连接到LBS位置服务平台,与LBS位置服务平台进行数据传输与交换,完成各级监控中心的各项请求;监控中心可以通过短信息通道对船舶进行调度或信息的发布,包括:
调度命令:对某一个或某些船舶进行调度;
公司通知、提示:如航道信息;
公共信息:气象、海况预报,法规宣传,重大新闻;
其他:监控中心认为有必要发布的任意信息。
本实施例的目标是建成30-50M或200-250M频段的功能强大的专用通信网,保证沿岸300海里的全程通信,频率规划方案主体思路如下:
由于海洋通信的频段有限,应在满足通信质量和容量的前提下,尽量合理、高效的利用频率资源。频率分配的基本原则有二条:一是指配的n个共用信道所占用的总带宽最小;二是干扰最小。单个基站内的信道数由话务量、服务等级(呼损率)等因素决定。而相邻信道的最小间隔由发射天线合路器的隔离度来决定,这涉及到合路器的工作频段、结构、材料、加工精度等因素。工作在30M频段的合路器在当前工艺水平下,相邻信道频率间隔最小250kHz,我们取频点间隔25kHz,则相邻信道的最小间隔为10个信道。
通过调研,我们的潜在用户数约为10万,由该省沿海渔区分布以及基站覆盖范围可以确定基站数约为7个左右(包含陆地固定基站、海上固定基站和海上移动基站;若用户分布不均匀可以通过增建基站或增减基站信道数来调节,这并不影响我们按平均用户数来分析)。因为救助网是以调度和救助为主的通信网,可以认为业务以调度电话为主(可以有少量的公网互联电话)。这样,系统呼损率由用户忙时话务量和服务等级决定。
调度话务量由于用户业务不同,差别很大,通常调度电话主要用于发布命令,做简单应答,通话时间短,从国外统计资料看,一般为0.005~0.01Erlang。考虑到救助网的特殊性,我们取用户忙时话务量为0.01Erlang(保守估计)。我国信产部移动电话网络体制规定用户服务等级为5%,因此系统设计基本上取5%。根据用户忙时话务量和服务等级的对照表可以看到,此时基站信道数为30。
由以上的规划思路,我们把信道分成小组和大组应用,分组原则是一:相邻信道分在相邻组中(见图4),二:相邻的组分在相邻的大组中(见图5)。即将256个信道分成16个组,每个组又分成两个小组,每组内信道间隔为400kHz,满足合路器的设计要求,因此每个小组的8个信道可以共用一个合路器及双工器。在系统设计或扩容时应以小组为最小单位进行信道指配。目前,基站的覆盖范围已不存在问题,最大的问题是系统的容量。因为一个渔区用1个或2个基站就能达到覆盖要求,而渔船数量少则数千艘多则数万艘,因此设计时应尽可能增大系统的容量即基站的信道数目。基站的最大信道数受最小允许的信道间距的限制,我们允许的基站最小信道间隔为100kHz,此时各天线之间还要采取隔离措施:加装反射网并保证20-30m的水平距离。通过计算,基站允许的最大信道数为64,则应至少配置两个同时工作的控制信道,以保证一定的接续速度。由于有4大组可用频点对,每个基站占用一个大组,可以仿照GSM进行频率复用,复用间隔为4个小区。对于距离较近的两个基站不能选用相邻的两个大组,而应选用隔开的两个大组以使两基站的信道间隔尽量增大。
本实施例基站具体频率规划方案见图6。
本实施例超短波远程无线通信和综合信息服务系统包括以下配套站点:
HTN05基站,其控制设备有(见图3):
SCT140接收机 8台;
SCT445发射机 8台;
SCT552J发射合路器 1台;
SCT562J接收分路器 1台
SCT6850发射天线 1部
SCT6800接收天线 1部
SCT331电源 1块
SCT2068-CPUM主模块控制板 1块
SCT2068-CPUR无线模块控制板 1块
SCT2068-CPUT中继模块控制板 1块
SCT2068-DCRD无线控制板 2块
SCT2068-WIRD信道接口板 1块
SCT2068-SDP电源板 4块
SCT2068-DCCK主时钟板 1块
SCT2068-SDT E1/A接口板(NO.1) 1块
SCT2068-SVDT E1/C接口板 1块
SCT2068-DCLP两线环路中继处理板 1块
SCT2068-DLPI环路接口卡 1块
SCT2068-DCEM E/M中继处理板 1块
SCT2068-DEMI E/M中继接口卡 1块
SCT2068-DCSL有线用户板 2块
如果是海上基站(包括建在岛上、海上钻井平台上的固定基站和建在船上的移动基站)还需要一套卫星收发设备。
HTN05综合业务控制与交换中心的集中控制器,其中包括:
SCT2068-CPUM主模块控制板 1块
SCT2068-CPUR无线模块控制板 1块
SCT2068-CPUT中继模块控制板 1块
SCT2068-DCRD无线板(一块可控制8个信道)2块
SCT2068-WIRD信道接口板 1块
SCT2068-SDP电源板 4块
SCT2068-DCCK主时钟板 1块
SCT2068-SDTE1/A接口板(NO.1) 1块
SCT2068-SVDT E1/C接口板 1块
SCT2068-DCLP两线环路中继处理板 1块
SCT2068-DLPI环路接口卡 1块
SCT2068-DCEM E/M中继处理板 1块
SCT2068-DEMI E/M中继接口卡 1块
SCT2068-DCSL有线用户板 1块
SCT2068-MCPUD多基站连接模块 1块
SCT2068-MCPUM多基站主控模块 1块
SCT2068-MCPUT多基站中继处理模块 1块
SCT2068-CDT E1接口板 1块
SCT2068-DCLP二线环路中继处理板 4块
SCT2068-DCEM四线E/M中继处理板 2块
HTN05管理平台,其中包括:
IBM Serveri520控制服务器MS NT+应用 1台
IBM Serveri520服务器备份MS NT+应用 1台
Cisco PIX 535防火墙 1台
Cisco 1721路由器 1台
CiscoWS-C3750交换机 1台
LBS位置服务平台,其中包括:
IBM Serveri595生产数据库AIX+ORACLE 1台
IBM Serveri595生产数据库备份AIX+ORACLE 1台
IBM Serveri595应用数据库AIX+ORACLE 1台
IBM Serveri595应用数据库备份AIX+ORACLE 1台
IBM hinkCentre E509215A2C监控坐席MS XP+应用8台
彩讯科技大屏幕显示 1台
省级监控中心,其中包括:
IBM eServeri595应用数据库AIX+ORACLE 1台
IBM eServeri595应用数据库备份AIX+ORACLE 1台
IBM eServeri520应用服务器MS NT+应用 1台
IBM eServeri520应用服务器备份MS NT+应用 1台
Cisco PIX 535防火墙 1台
Cisco 1721路由器 1台
CiscoWS-C3750交换机 1台
IBM ThinkCentre E509215A2C监控坐席MS XP+应用8台
彩讯科技大屏幕显示 1台
地市(县)级监控中心,其中包括:
IBM eServeri520应用数据库AIX+ORACLE 1台
IBM eServeri520应用服务器MS NT+应用 1台
IBM 带机系统备MS NT+应用 2台
Cisco PIX 535防火墙 1台
Cisco 1721路由器 1台
CiscoWS-C3750交换机 1台
IBM ThinkCentre E50监控坐席MS XP+应用 4台
增值业务平台,其中包括:
IBM eServer520增值业务AIX+ORACLE 4台
IBM eServer520增值业务数据库AIX+ORACLE 4台
IBM eServer520应用数据库AIX+ORACLE 8台
本实施例中所用终端,由MCU、以及和MCU连接的通信模块、GPS、AIS模块、液晶触摸屏、控制键盘、语音模块、海图数据库组成(见图2);配合岸上无线网络各监控中心的相应设备完成语音通信、短信息、船舶定位、AIS避撞、海图导航、海上调度、接受气象预报、航道信息通报、遇险报警等众多业务功能。
凡处在覆盖区内的船上终端,均可以和一个基站建立无线连接;一个基站的覆盖区和另一个基站的覆盖区互有重叠,当一条船从一个基站的覆盖区航行到另一个基站的覆盖区时,终端自动改变通信信道,在不知不觉中完成覆盖区的转换。
按照上述方案的实施例,覆盖了该省全部沿海海域,能够提供下述服务:
通信服务:为网内用户提供便捷的语音通信,组通信功能,满足中国渔民在日常生产生活中的通信需求;
船舶监控调度服务:通过数据库对船舶的航行轨迹进行详细的记录,并可对航行轨迹进行回放跟踪,为中国船舶提供定位、调度服务,提高管理透明度、调度可操作性,提高运输能力,提高企业经济效益;
遇险报警服务:为船舶的故障、遇险等突发事件提供自动和人工报警,监控中心实现接警、求助应答服务,减少安全威胁和财产损失;
增值信息服务:通过广播形式为船舶提供相关的信息和服务,如航道信息、天气信息、通知文件、管理政策指示等;
船舶管理:查看船只相应的ID号、注册登记信息及其它情况,实现管理部门对船舶的有效管理;
智能导航服务:通过网络,实现监控中心支持下的船舶导航服务。
Claims (7)
1. 一种海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,其特征在于所述系统包含众多船载终端、不同海域的若干个基站、综合业务控制与交换中心、LBS位置服务平台和管理平台;所述基站通过2M数字电路连接所述综合业务控制与交换中心,所述综合业务和交换中心通过2M数字电路连接所述管理平台、LBS位置服务平台和一个卫星地面站,并以7号信令的方式通过2M数字电路接入PSTN/PLMN,所述LBS位置服务平台连接DDN/WAN;所述终端和基站之间依照以下方式通信:
工作在30-50MHz或200-250MHz频率的海洋专用频段;
采用MPT-1327国际信令标准;
采用快速移频键控(FFSK)或高斯最小移频键控(GMSK)副载波调制方式;
收发采用双工或半双工方式,分别通过不同信道;
频率复用,合理分配信道,多信道共享,动态分配通信信道;
将全部频段分为若干对信道,各对信道分别分入不同的信道大组和信道组,相邻信道分配在相邻分组中;
每个基站最多预留64对信道,相邻基站采用不相邻的信道组;
各基站采用同步/准同步发射方式,采用GPS精确定时,每个基站最多可有四个控制信道,每个控制信道可在该信道组内轮询,各基站使用各自独立的控制信道。
终端通过控制信道呼叫基站,基站动态给终端分配通信信道,建立通话,终端在相邻基站间漫游时自动切换信道,通信完毕所占信道空闲。
2. 根据权利要求1的海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,其特征在于所述终端由MCU、以及和MCU连接的通信模块、GPS、AIS模块、液晶触摸屏、控制键盘、语音采集模块和海图数据库组成。
3. 根据权利要求2的海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,其特征在于所述基站包括由若干个接收机、若干个发射机、发射合路器、接收分路器、无线模块控制板、信道接口板、主模块控制板、主时钟板和中继模块控制板、以及多种转换接口板包括E1/A接口板、E1/C接口板、两线环路中继处理板、环路接口卡、E/M中继处理板、E/M中继接口卡和有线用户板组成的陆地固定基站。
4. 根据权利要求3的海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,其特征在于所述基站包括由若干个接收机、若干个发射机、发射合路器、接收分路器、中继控制板和卫星通信设备组成的海上固定基站或海上移动基站。
5. 根据权利要求4的海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,其特征在于所述综合业务控制与交换中心包括无线模块控制板、信道接口板、主模块控制板、主时钟板和中继模块控制板、以及多种转换接口板包括E1/A接口板、E1/C接口板、两线环路中继处理板、环路接口卡、E/M中继处理板、E/M中继接口卡和有线用户板,还有多基站连接模块、多基站主控模块、多基站中继处理模块、E1接口板和四线E/M中继处理板。
6. 根据权利要求5的海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,其特征在于所述系统包括遇险报警平台和增值业务平台,所述综合业务控制与交换中心通过2M数字电路连接所述遇险报警平台和增值业务平台;遇险报警平台接收终端发来的语音和数据报警、告警船舶终端的GPS信息,并在电子海图上显示和组织调度附近的船舶救援;增值业务平台,向海上船舶终端发布海浪天气预报、渔业商业信息、海产品交易信息和海洋渔业行业广告信息。
7. 根据权利要求6的海洋超短波远程无线通信和综合信息服务系统,其特征在于所述系统包括各级监控中心,均通过DDN/WAN与LBS位置服务平台连接,所述各级监控中心有海洋船舶实时监控系统,可以登录连接到LBS位置服务平台,根据各级权限不同,查看调用相应的信息,和船舶建立语音与数据联系,实现调度、收取船舶的定位系统信息,发送其海域船舶的位置信息,并在监控海图上显示。
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