CN108988992A - 一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统，其包括信道质量测量模块、数据预处理模块、数据分类模块、数据选通存储模块、网络模块，数据分类模块、数据选通存储模块分别与信道质量测量模块连接；网络模块包括选通单元、自组网通信和网络单元，网络单元包括港内专网、近岸宽带、无线通信以及卫星通信；传输协议包括数据传输协议和采用所述自组网通信的自组网协议。本发明通过信道质量测量模块测量信道质量而后基于信道质量并结合不同应用对传输带宽、实时性、保密性、完整性等要求自适应选择传输数据及传输协议，保证了在船载系统在一定处理能力下完成不同场景的数据实时、稳定、可靠和无缝的传输。

Description

一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统

技术领域

本发明涉及移动通信领域，具体而言，本发明涉及一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统。

背景技术

随着信息技术的发展和移动终端的普及，信息时代由户户相连的“互联网时代”跨越到物物相连的“物联网时代”。近年来，物联网受到学术界和工业界的极大关注，成为新兴研究热点领域。物联网的研究已经覆盖到市政、交通、物流运输、医疗、教育、工农业生产等诸多领域。物联网在水面船舶领域的重要分支即为船联网。船联网按船舶的用途又可以分为海运船联网、河运船联网、军用船联网、工程船联网和渔业船联网等。目前，国内外对于前4种船联网的研究和应用报告较多，对其需求的分析、系统架构的设计、网络的实现和应用均有所开展，但针对渔业船舶的船联网研究几乎是空白。

渔业船联网是以海洋渔业船舶为网络基本节点，以船舶、船载仪器和设备、航道、陆岸设施、浮标、潜标、海洋生物等为信息源，通过船载数据处理和交换设备进行信息处理、预处理、应用和交换，综合利用海上无线通信、卫星通信、沿海无线宽带通信、船舶自组网和水声通信等技术实现船—岸、船—船和船—仪等信息的交换，在岸基数据中心实现节点各类动、静态信息的汇聚、提取、监管与应用，使其具有导航、通信、助渔、渔政管理和信息服务等功能的网络系统。

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。尤其是近岸移动通信网络，技术先进、系统稳定、应用成熟,成为现阶段主流移动通信网络,能提供宽带、高速数据业务。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。港内专网通信可以覆盖港内区域，带宽宽、资费低是其主要优点。

然而，在海上移动通信领域,尽管基础设施完备的近岸移动通信网络为我国近海海上用户的高速数据业务提供便利,但是,远海覆盖永远是岸基移动通信亟待克服的困难。卫星通信以通信距离远、覆盖范围广、组网灵活，基本不受气候变化和其他自然条件的影响，成为远海通信的理想选择。

不管是近岸4G移动通信还是远海的卫星通信，其信道条件受到通信距离和通信环境的变化对实现高质量、高稳定的渔船通信带来极大困难，此外是目前卫星通信成本相对较高，应多利用岸基无线通信系统来实现船联网的船-岸通信。无线自组网网络是一种多跳、具有自组织和自治特点的无线网络结构，即一种高容量、高速率的分布式网络。无线自组网网可以通过一些中间节点连接互相远离而不能直接连接的无线设备，其组网方式高度灵活与自适应。无线自组网网络是弥补近岸4G移动通信和卫星通信覆盖盲区，延展近岸4G移动通信覆盖范围的极好选择。此外沿海中频、高频无线通信作用距离远，但传输速率低，可以作为近岸4G通信和卫星通信的有益补充。

传统渔船通信网络相对独立，在远海使用卫星通信，在近海使用无线通信，在近岸常使用4G移动通信，设备相互独立，人为的根据现场情况选择通信方式，造成极大的通信设备投入浪费，并且不能实现多个通信场景之间的无缝切换，更不能满足船联网系统的需求。传统的网络切换设备如使用在渔船通信领域，可以实现不同网络的自动切换，但针对渔业对于通信业务、数据实时性、完整性、保密性、迫切性等需求没有考虑，其在渔船海上通信中的应用并不广泛。

发明内容

为了寻找更为有效的渔业船联网的实现方案，考虑到海上各类无线通信和卫星通信易受到通信距离、带宽、信道衰弱等条件的限制，造成传输信道不稳定和带宽有限等情况，充分考虑船联网应用的需求，有些应用需要将数据传到岸基系统，有些应用数据仅仅需要在船-船间交互或仅仅在船内处理，对于不同种类的数据其在渔业领域应用的数据实时性、完整性、保密性、迫切性有所区别。因此，本发明提供了一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统。

为实现上述目的，本发明一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统，其包括用于评估信道质量的信道质量测量模块、用于采集并预处理数据的数据预处理模块、用于根据所述信道质量从所述数据中自适应选取传输数据并打包的数据分类模块、用于根据所述信号质量选择传输协议或者缓存打包后所述传输数据的数据选通存储模块、采用所述传输协议将打包后所述传输数据传输至外部设备的网络模块，所述数据分类模块、数据选通存储模块分别与所述信道质量测量模块连接；

所述网络模块包括选通单元、自组网通信和网络单元，所述网络单元包括港内专网、近岸宽带、无线通信以及卫星通信；所述传输协议包括数据传输协议和采用所述自组网通信的自组网协议，所述选通单元用于按照预设规则从所述港内专网、近岸宽带、卫星通信、无线通信中择一作为数据传输协议并采用所述自组网协议和/或所述数据传输协议将打包后所述传输数据传输至外部设备。

优选地，所述预设规则为按照预置的优先级从港内专网、近岸宽带、卫星通信、无线通信中择一作为数据传输协议。

优选地，所述预设的优先级为所述港内专网的优先级大于所述近岸宽带，所述近岸宽带的优先级大于所述卫星通信，所述卫星通信大于所述无线通信。

优选地，所述选通单元包括用于在所述港内专网的带宽大于所述近岸宽带的带宽的预设比例时选择所述港内专网作为数据传输协议的第一判断选择单元、用于在所述港内专网的带宽小于所述近岸宽带的带宽的预设比例且所述近岸宽带的带宽大于所述卫星通信的带宽的预设比例时选择所述近岸宽带作为数据传输协议的第二判断选择单元、用于在所述近岸宽带的带宽小于所述卫星通信的带宽的预设比例且所述卫星通信的带宽大于所述无线通信的带宽的预设比例时选择所述卫星通信作为数据传输协议的第三判断选择单元、用于在所述卫星通信的带宽小于所述无线通信的带宽的预设比例时选择所述无线通信作为数据传输协议的第四判断选择单元；

所述第一判断选择单元至第四判断选择单元顺次连接。

优选地，所述预设比例为80％。

优选地，所述预设比例为60％。

优选地，所述自组网通信为基于MESH网络的船联网自组网通信。

优选地，所述评估信道质量为评估信道的带宽。

与现有技术相比，本发明一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统具有如下有益效果：

本发明一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统通过信道质量测量模块测量信道质量而后基于信道质量并结合不同应用对传输带宽、实时性、保密性、完整性等要求自适应选择传输数据及传输协议，保证了在船载系统在一定处理能力下完成不同场景的数据实时、稳定、可靠和无缝的传输。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统的模块结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明实施例一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统，其包括用于评估信道质量的信道质量测量模块101、用于采集并预处理数据的数据预处理模块103、用于根据信道质量从数据中自适应选取传输数据并打包的数据分类模块105、用于根据信号质量选择传输协议或者缓存打包后传输数据的数据选通存储模块107、采用传输协议将打包后传输数据传输至外部设备的网络模块，数据分类模块105、数据选通存储模块107分别与信道质量测量模块101连接。

在一些实施方式中，数据优选为渔业信息，如图1中所示的第一数据源、第二数据源、第三数据源直至第N数据源，其中，N为大于0的自然数。数据预处理模块103是对采集到的渔业信息进行采集及预处理，即为渔船全息感知系统，渔业信息可以包括水质、水文、气象、生物、渔船生产信息、渔船进出港动态信息、渔业渔政管理信息等信息。预处理是对数据提清洗、提取特征、分类、缓存等处理。对数据提清洗指清除重复、疑似错误异常、偏离样本整体分布的数据。提取特征如与应急有关的风速、海浪、人员落水等。分类从多个角度对数据进行分类。示例地，从涉及的几个主要应用领域进行分类渔业生产类、渔民通信类、渔业管理类和海洋科研类等；从属于类型进行分类如：语音、文字、视频、数字等。

在一些实施方式中，考虑到视频、声呐、雷达等非结构化数据的数据量大，不便于传输，因此，预处理渔业信息包括将非结构化的数据进行结构化处理。

优选地，网络模块包括选通单元、自组网通信108和网络单元109，其中，网络单元109包括港内专网1091、近岸宽带1093、无线通信1095以及卫星通信1097。传输协议包括数据传输协议和采用自组网通信的自组网协议，网络模块用于按照预设规则从港内专网1091、近岸宽带1093、卫星通信1097、无线通信1095中择一作为数据传输协议并采用自组网协议和/或数据传输协议将打包后传输数据传输至外部设备。

示例地，打包后的传输数据如图1所示的第一数据包、第二数据包、第三数据包、第四数据包直至第M数据包，其中，M为大于0的自然数。

优选地，预设规则为按照预置的优先级从港内专网、近岸宽带、卫星通信、无线通信中择一作为数据传输协议。

考虑到港内专网通信具有覆盖港内区域，带宽宽、资费低的优点以及无线通信的技术先进、系统稳定、应用成熟,成为现阶段主流移动通信网络,能提供宽带、高速数据业务，因此，预设的优先级为港内专网的优先级大于近岸宽带，近岸宽带的优先级大于卫星通信，卫星通信大于无线通信。

在一些实施方式中，港内专网1091为采用2.4G频段或者5.8G频段搭建的通信系统；近岸宽带1093为蜂窝移动通信；无线通信1095可以为渔业船用调频无线电话机系统；卫星通信1097为卫星移动通信系统，如“天通一号”卫星移动通信系统；自组网通信108为基于MESH网络的船联网自组网通信。

在一些实施方式中，评估信道质量为评估信道的带宽。这样，数据分类模块105会根据当前的信道带宽选择当前要传输的数据并打包。具体地，考虑到不同应用对传输带宽、实时性、保密性、完整性等要求不同，对预处理过的数据依据实时性、保密性、完整性进行分类，并根据目前通信信道条件能提供的通信能力。

示例地，假设业务类型为多媒体、报警数据、定位数据以及科研数据，其中每种业务类型对应的都有语音、报文或者视频的一种或者多种，如果当前带宽比较窄，则可以通过给数据设定优先级的方式优先传递报警数据中携带有报警信息的语音、报文或者视频的一种或者多种，其他数据则不会被选择。值得注意的是，考虑不同信息有不同的特性，譬如语音信息的带宽比较窄，但是对于实时性要求比较高，这时候可以分配到比较大的带宽以快速传播，而对于环境信息则更侧重完整性，对实时性的考量相对较轻，则可以采用按照周期来选择传输。

同时，如果当前不能实时传输的数据进行则可以通过数据选通存储模块107进行缓存。如带宽提供的传输能力可以满足实时采集数据的传输要求，这时将存储的数据提取进行传输。

选通单元包括用于在港内专网的带宽大于近岸宽带的带宽的预设比例时选择港内专网作为数据传输协议的第一判断选择单元、用于在港内专网的带宽小于近岸宽带的带宽的预设比例且近岸宽带的带宽大于卫星通信的带宽的预设比例时选择所述近岸宽带作为数据传输协议的第二判断选择单元、用于在近岸宽带的带宽小于卫星通信的带宽的预设比例且卫星通信的带宽大于无线通信的带宽的预设比例时选择卫星通信作为数据传输协议的第三判断选择单元、用于在卫星通信的带宽小于无线通信的带宽的预设比例时选择无线通信作为数据传输协议的第四判断选择单元，其中第一判断选择单元至第四判断选择单元顺次连接。

优选地，预设比例为80％或者60％。

与现有技术相比，本发明实施例一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统具有如下有益效果：

本发明实施例一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统通过信道质量测量模块101测量信道质量而后基于信道质量并结合不同应用对传输带宽、实时性、保密性、完整性等要求自适应选择传输数据及传输协议，保证了在船载系统在一定处理能力下完成不同场景的数据实时、稳定、可靠和无缝的传输。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统，其特征在于，所述渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统包括用于评估信道质量的信道质量测量模块、用于采集并预处理数据的数据预处理模块、用于根据所述信道质量从所述数据中自适应选取传输数据并打包的数据分类模块、用于根据所述信号质量选择传输协议或者缓存打包后所述传输数据的数据选通存储模块、采用所述传输协议将打包后所述传输数据传输至外部设备的网络模块，所述数据分类模块、数据选通存储模块分别与所述信道质量测量模块连接；

所述网络模块包括选通单元、自组网通信和网络单元，所述网络单元包括港内专网、近岸宽带、无线通信以及卫星通信；所述传输协议包括数据传输协议和采用所述自组网通信的自组网协议，所述选通单元用于按照预设规则从所述港内专网、近岸宽带、卫星通信、无线通信中择一作为数据传输协议并采用所述自组网协议和/或所述数据传输协议将打包后所述传输数据传输至外部设备。

2.如权利要求1所述的渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统，其特征在于，所述预设规则为按照预置的优先级从港内专网、近岸宽带、卫星通信、无线通信中择一作为数据传输协议。

3.如权利要求2所述的渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统，其特征在于，所述预设的优先级为所述港内专网的优先级大于所述近岸宽带，所述近岸宽带的优先级大于所述卫星通信，所述卫星通信大于所述无线通信。

4.如权利要求3所述的渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统，其特征在于，所述选通单元包括用于在所述港内专网的带宽大于所述近岸宽带的带宽的预设比例时选择所述港内专网作为数据传输协议的第一判断选择单元、用于在所述港内专网的带宽小于所述近岸宽带的带宽的预设比例且所述近岸宽带的带宽大于所述卫星通信的带宽的预设比例时选择所述近岸宽带作为数据传输协议的第二判断选择单元、用于在所述近岸宽带的带宽小于所述卫星通信的带宽的预设比例且所述卫星通信的带宽大于所述无线通信的带宽的预设比例时选择所述卫星通信作为数据传输协议的第三判断选择单元、用于在所述卫星通信的带宽小于所述无线通信的带宽的预设比例时选择所述无线通信作为数据传输协议的第四判断选择单元；

所述第一判断选择单元至第四判断选择单元顺次连接。

5.如权利要求4所述的渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统，其特征在于，所述预设比例为80％。

6.如权利要求4所述的渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统，其特征在于，所述预设比例为60％。

7.如权利要求1所述的渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统，其特征在于，所述自组网通信为基于MESH网络的船联网自组网通信。

8.如权利要求1所述的渔船自适应传输内容选取及通信网络切换系统，其特征在于，所述评估信道质量为评估信道的带宽。