CN106792755B - 一种海洋通信系统及船载移动基站的开关配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。本发明覆盖范围广、费用适中、接入便捷且能耗低。

Description

一种海洋通信系统及船载移动基站的开关配置方法

技术领域

本发明涉及海洋无线通信技术领域，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。

背景技术

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，Multiple Input Multiple Output)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。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。

发明内容

本发明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，本发明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，本发明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：

s_j,i(t)∈{0,1},a_i(x)∈{0,1}(12)

其中，a_i(t)为t时刻目标船载移动基站i的开关配置结果，s_j,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为热噪声，γ为预设的权衡 因子，Γ_thr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，U_max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，a_n(t)为t时刻目标船载移动基站n的开关配置结果，P_j,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，本发明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交互，船载移 动基站再和卫星通信终端设备交互，以实现第一类船通过第二类船和 海事卫星通信，这样当船舶在远离海岸的区域，即岸基基站覆盖不到 的区域时，不用在每个船舶上都配备卫星通信终端设备就可实现在远 离海岸的区域所有船舶都可以进行通信，而且由于不用在每个船舶上 都配备卫星通信终端设备(非常昂贵)，因此节省了成本。与已有的海 洋宽带通信体系架构相比，本发明能为岸基基站覆盖范围之外且没有 安装海事卫星通信设备(卫星通信终端设备)的船舶提供一种覆盖范 围广、费用适中、接入便捷的海洋宽带通信方法。本发明船载移动基 站的开关配置方法结合船载移动基站以及岸基基站的特点，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，并根据判 断结果，执行对应的配置策略，可以有效减少海洋宽带通信网络的能 耗，并提升用户的宽带使用体验。

附图说明

图1a为本发明一实施例提供的海洋通信系统的原理框图；

图1b为本发明另一实施例提供的海洋通信系统的原理框图；

图1c为本发明另一实施例提供的海洋通信系统的原理框图；

图1d为本发明另一实施例提供的海洋通信系统的原理框图；

图2为本发明一实施例提供的船载移动基站的开关配置方法的流 程图；

图3为中国黄海的部分区域图；

图4为本发明与DTIA方法平均打开的船载移动基站数目的柱状 对比图；

图5为本发明与DTIA方法平均切换的用户船的无线通信设备数 目的柱状对比图；

图6为使用本发明船载移动基站的开关配置方法后的平均用户覆 盖率。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1a为本发明一实施例提供的一种海洋通信系统的原理框图。

如图1a所示的一种海洋通信系统，包括：设置在第一类船上的无 线通信设备101、设置在第二类船上的船载移动基站102和设置在第二 类船上用于和海事卫星104通信的卫星通信终端设备103；

所述无线通信设备101、船载移动基站102和卫星通信终端设备 103依次连接，所述船载移动基站102用于和所述卫星通信终端设备 103交互，所述无线通信设备101用于和所述船载移动基站102交互， 以实现和所述海事卫星104通信。

优选的，所述卫星通信终端设备103为VSAT通信设备。

本发明实施例具有以下效果：

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 载移动基站交互，船载移动基站再和卫星通信终端设备交互，以实现 第一类船通过第二类船和海事卫星通信，这样当船舶在远离海岸的区 域，即岸基基站覆盖不到的区域时，不用在每个船舶上都配备卫星通 信终端设备就可实现在远离海岸的区域所有船舶都可以进行通信，而 且由于不用在每个船舶上都配备卫星通信终端设备(非常昂贵)，因此 节省了成本。与已有的海洋宽带通信体系架构相比，本发明能为岸基 基站覆盖范围之外且没有安装海事卫星通信设备(卫星通信终端设备) 的船舶提供一种覆盖范围广、费用适中、接入便捷的海洋宽带通信方 法。

另外，对于用户船(第一类船)来说，实现了海上宽带通信从无 到有的转变，用户船可通过向其周围的基站船(第二类船)付费来使 用宽带服务。

对于基站船来说，实现了从海事卫星用户到海上宽带服务提供商 的角色转变，基站船可通过为用户船提供宽带接入来获得收益。此外， 海洋移动宽带通信网络还可作为基站船的备份宽带接入手段，当一个 基站船与卫星的backhaul链路发生故障时，该基站船可以通过其邻居 基站船接入海洋移动宽带通信网，此时，该基站船变为相应邻居基站 的用户船。

对于海事卫星通信提供商来说，用户船的入网相当于海事卫星通 信用户的增加，因此，海事卫星通信提供商的收入也会相应增加。

如图1b所示，作为一种优选实施例，所述系统还包括：设置在岸 边的岸基基站105；

所述岸基基站105和无线通信设备101无线连接，所述岸基基站 105用于和无线通信设备101交互。

本实施例可以实现在近案区域，即岸基基站覆盖的区域通过无线 通信设备和岸基基站交互，以实现第一类船在近岸区域的宽带通信， 该种通信方式相对于通过卫星通信节省成本。

如他1c和图1d所示，作为一种优选实施例，所述系统还包括： 地面骨干网106；

所述海事卫星104和所述岸基基站105均连接所述地面骨干网106。

可以理解的是，本发明对于近岸区域的船舶可通过在岸边部署的 岸基基站经光纤链路接入地面骨干网。在已经装有卫星通信终端设备 的船舶上部署船载移动基站(称为基站船)，其他因不能负担卫星通信 费用或不能满足卫星通信设备安装条件而没有安装卫星通信终端设备 的船舶(称为用户船)，可通过其相邻的基站船来获得宽带服务，基站 船可通过其自身的卫星通信终端设备与海事卫星相连，海事卫星又经 馈电链路接入地面骨干网，从而获得宽带服务。

在海洋移动宽带通信网络环境中，通信量会随时间变化而波动， 从而导致基站负载的变化。基站开关选择可以在通信量较低时关掉一 些负载低的基站，从而既能支持当下的用户通信需求，又能实现通信 小区的节能减排，并减少对相邻小区的用户干扰。目前，已有适用于 地面固定基站的开关选择方法是基于覆盖率、小区负载、相邻小区干 扰等基站性能指标来提供基站部署方案和开关方法。然而，不同于地 面基站，船载基站(文中船载基站即为船载移动基站)有以下两个特 点：①电力资源有限，因此更需要节约能耗；②船载基站具有移动性， 因此若将地面固定基站的开关选择方法应用到海洋宽带通信体系架构下，则或者基站开关操作过于频繁或者一段时间内的基站开关配置不 能满足用户需求。因此，已有基站开关选择方法不适用于船载基站。

为此，提供了一种如图2所示的所述的海洋通信系统中船载移动 基站的开关配置方法。

在本发明提供的海洋通信系统下，假设t时刻，不能由岸基基站覆 盖的海域包括N个基站船和M个需要服务的用户船。基站船集合为 B＝{B_i|i＝1,…,N}，用户船集合为U＝{U_j|j＝1,…,M}。基站船和用户 船都是海洋宽带通信网络的实体。每一个通信实体都有一个移动速度 V_k(t)和一个位置[x_k(t),y_k(t)]，k＝1,…,(N+M)。此外，每个基站船(事 实是船载移动基站)都以固定发射功率P₀为其任一用户船(可以理解 的为无线通信设备)提供服务，每个基站船在其覆盖范围内(半径为 R_i的圆形区域)能服务的最大用户船数为U_max(即每个船载移动基站 最多覆盖的无线通信设备的数量)。对基站船B_i(即为船载移动基站)， 在时刻t服务的用户船集合为S_i(t)。因此，若要完全覆盖M个需要服 务的用户船，B和U的关系可表示为U＝S₁(t)∪…∪S_N(t),S_m(t)∩S_n(t)＝ Φ,m≠n。本发明定义以下两个变量来确定船载移动基站的开关选择和 用户分配：

根据船舶的航行方向，进一步将用户船分为两类：前向用户船和 反向用户船。假设基站船只能服务与其航行方向相同的用户船，即： S_i(t)∈{U_j|θ_j,i(t)＜90°∧d_j,i(t)＜R_i}，其中θ_j,i(t)和d_j,i(t)分别为B_i与其用户船U_j(即为无线通信设备)之间的航向夹角和距离。

用户船(无线通信设备)U_j从为其提供宽带服务的基站船(船载 移动基站)接收到的功率可表示为：

P_j，i(t)＝10log₁₀(P₀)-L_j，i(t) (3)

其中L_j,i(t)为B_i与U_j之间的路径损耗，可基于两径模型计算得到：

其中，λ为船载移动基站发射的信号波长，h_i、h_j分别为第i个基站船 (也即无线通信设备U_j所在的用户船)和第j个用户船(也即无线通 信设备U_i所在的用户船)的高度，由式(3)(4)可知，用户船的无线通信 设备从基站船的船载移动基站接收到的功率P_j,i(t)与用户船和基站船之 间的距离d_j,i(t)成反比，即第一类船的无线通信设备从第二类船的船载移动基站接收到的功率P_j,i(t)与两者间的距离d_j,i(t)成反比。

基于上述说明，如图2所示的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：

S201、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；

值得说明的是，所述接入信息包括无线通信设备的ID号。

S202、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；

S203、根据判断结果，执行对应的配置策略。

作为一种优选实施例，所述步骤S203，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。

作为一种优选实施例，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。

作为一种优选实施例，所述目标函数为

所述约束条件为：

s_j，i(f)∈{0，1}，a_i(t)∈{0，1} (12)

其中，a_i(t)为t时刻目标船载移动基站i的开关配置结果，s_j,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为热噪声，γ为预设的权衡 因子，Γ_thr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，U_max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，a_n(t)为t时刻目标船载移动基站n的开关配置结果，P_j,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。

式(7)的约束条件所示的目标函数分为两部分，分别以最小化打 开的船载移动基站数目以及最大化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为优化目标。

式(8)的约束条件为用户船的QoS约束，可以保证用户船的无线 通信设备的信噪比大于无线通信设备的信噪比阈值Γ_thr。

式(9)的约束条件确保用户船的无线通信设备被基站船打开的船 载移动基站覆盖。

式(10)的约束条件限制每个用户船的无线通信设备最多被一个 基站船的船载移动基站服务，以减少能量开销。

式(11)的约束条件限制每个基站船的船载移动基站最多服务 Umax个用户船的无线通信设备，以防止系统崩溃。

式(12)的约束条件为变量的取值约束。

作为一种优选实施例，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；

可以理解的是，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 间的距离可根据现有的根据两点求两点之间的距离的方法计算，不再 详述。

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；

可以理解的是，本步骤同样可根据现有的根据两点求两点之间的 距离的方法计算，不再详述。

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。

本步骤中，考虑到第一类船的无线通信设备从第二类船的船载移 动基站接收到的功率P_j,i(t)与两者间的距离d_j,i(t)成反比，因此假设当 前为用户船的无线通信设备U_j服务的基站船的船载移动基站为B_s，对 于如果d_j,s(t+Δt)≥d_j,i(t+Δt)，其中，d_j,s(t+Δt)为 t+Δt时刻用户船的无线通信设备U_j服务的基站船的船载移动基站B_s之间的距离，d_j,i(t+Δt)为t+Δt时刻用户船的无线通信设备U_j服务 的基站船的船载移动基站B_i之间的距离，则在t+Δt时刻(下一配置周 期的开始时刻)，B_i比B_s更有机会成为U_j的服务基站；否则，B_i可能 成为U_j的干扰。基于这一特点，提出如下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计算方法：

其中，

为无线通信设备U_j从可覆盖它的船载移动基站B_i接收到的 合成功率，α为预设的调节因子，P_j,i(t)为t时刻用户船的无线通信设 备U_j从基站船的船载移动基站B_i接收到的功率，P_j,i(t+Δt)为t+Δt时 刻用户船的无线通信设备U_j从基站船的船载移动基站B_i接收到的功率， d_j,s(t+Δt)为安装无线通信设备U_j的用户船与安装船载移动基站B_s的基站船之间的距离，d_j,i(t+Δt)为安装无线通信设备U_j的用户船与安 装船载移动基站B_i的基站船之间的距离，P_j,i(t)、P_j,i(t+Δt)、 d_j,s(t+Δt)、d_j,i(t+Δt)的计算方式详见上述公式，不再详述。

作为一种优选实施例，所述步骤S203，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。

本发明船载移动基站的开关配置方法结合船载移动基站以及岸基 基站的特点，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，并根据判断结果，执行对应的配置策略，可以有效减少 海洋宽带通信网络的能耗，并提升用户的宽带使用体验。

下面通过一个具体实施例说明本发明的效果。

取中国黄海如图3所示的区域内2015年10月份的船舶航行数据 作为分析的数据基础，并对原始数据进行如下处理：1)将数据以半小 时为单位进行分割。2)对每半小时的数据进行插值计算，得到每一天 的48个时刻的插值结果，48个时刻分别为{0:30,1:00,1:30…23:30, 24:00}，至此可得到1440个插值后的数据。3)假设客轮、货轮和油轮 为基站船，其他类型船舶为用户船，对插值后数据增加一个新属性以 标记每条数据为基站船或用户船。其它参数见表1。

表1.实验参数取值

参数	取值
		每个船载移动基站的发射功率(P<sub>0</sub>)	20w
频率	1.89GHz
		地球半径	6371km
基站船的高度	30m
		用户船的高度	15m
最大用户数(U<sub>max</sub>)	20
		配置周期(Δt)	30min
式(7)的γ	1E8
		式(5)的α	0.8
式(5)的Γ<sub>thr</sub>	-5db

上述表1中的各参数的含义只是简单写法，具体含义可参见上述 内容介绍，不再详述

将本发明中的船载移动基站的开关配置方法与基于负载与小区间 干扰感知的地面固定基站开关选择方法(DTIA)进行比较，实验结果 如图4、图5所示。可以看出，本发明方法可以减少打开的船载移动基 站数目从而减少海洋宽带通信的能耗，与DTIA方法比较，本发明方 法以略多的开放船载移动基站数目为代价，有效减少了切换的用户船 (即用户船的无线通信设备)数目，从而可以减少因用户切换可能造 成的服务中断等，提升了用户的宽带使用体验。图6验证了使用本发 明后的用户覆盖率，其均值为98.53％。图4中纵坐标表示平均打开的 船载移动基站数目，图5中纵坐标表示平均切换的用户船的无线通信 设备数目，图6中纵坐标表示平均用户覆盖率。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明 的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了 详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各 实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特 征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质 脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (8)

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；

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；

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。

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.根据权利要求1所述的系统，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。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于；所述目标函数为：

所述约束条件为：

s_j,i(t)∈{0,1},a_i(t)∈{0,1}

其中，a_i(t)为t时刻目标船载移动基站i的开关配置结果，s_j,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t时刻无线通信设备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为热噪声，γ为预设的权衡因子，Γ_thr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，a_n(t)为t时刻目标船载移动基站n的开关配置结果，P_j,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。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，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。

8.根据权利要求1所述的系统，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没有所述无线通信设备接入，则关闭所述船载移动基站。