CN111601259B - 一种海上宽带多媒体智能通信系统及方法 - Google Patents

一种海上宽带多媒体智能通信系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明创造提供了一种海上宽带多媒体智能通信系统及方法，出海作业以小组为单位，每组由一艘指挥船带领若干任务船，实现任意船之间以及船只与指挥中心之间宽带多媒体组网通信；船队与指挥中心以及不同船队之间采用卫星通信实现广域互联，同一船队内部采用宽带多媒体集群的方式建立一个以指挥船为核心的中心网络；当同一船队的任务船之间进行通信时，经过本船队的指挥船的集群基站建立通信链路；当任务船与另一船队的船通信时，经过集群链路与卫星链路构成的异构网络完成通信。本发明创造所述的指挥船为核心的中心网络解决指挥船与任务船随机组网时的配置问题，通过在指挥船及任务船设计合适的路由，实现指挥船与任务船任意搭配的网络自适应。

Description

一种海上宽带多媒体智能通信系统及方法
技术领域
本发明创造属于海上船队应急通信领域，尤其是涉及一种海上宽带多媒体智能通信系统及方法。
背景技术
随着远洋渔业产业的快速发展，大型渔业公司管理的船只数量日益增多，作业海域日渐扩大，结合船队批量出海、作业队伍不固定等特点，将船队划分为指挥船与任务船两类；为实现作业船队的多级全面管理与指挥调度，亟需建立跨海域船队间的宽带多媒体调度指挥通信体系；当前，宽带多媒体通信主要通过在每艘船上安装船载动中通设备及任务终端以实现卫星点对点通信或组网通信；也有部分采用了卫星通信与局域组网通信方式相结合的方式，指挥船与指挥中心通过卫星通信实现非视距宽带通信，船队内部通过微波通信实现视距宽带通信。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种海上宽带多媒体智能通信系统及方法，以解决宽带多媒体通信占用带宽和流量资源大，产生的流量费高昂，以及指挥船与任务船随机组网时的配置问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种海上宽带多媒体智能通信方法，包括以下步骤：
S1.指挥船与指挥中心中的多台VPN设备之间可以直接进行IP点对点通信，针对于每一台VPN设备，需搭建多条GRE隧道，并且设备间相互独立，无需其他服务器中转；
S2.需要在多台VPN设备上部署OSPF动态路由，实现动态路由宣告功能，为后续指挥船与任务船对接做准备；
S3.指挥中心的组播主机可以和指挥船与指挥中心的多台VPN下属的设备进行组播通信；
S4.指挥船与任务船对接，在指挥船和任务船增加三层网络设备，并在任务船上面部署一台防火墙设备，确定任务船IP为单独且唯一；
S5.在任务船设备上配置默认路由指向指挥船，实现路由转发；
S6.在每一艘指挥船网络设备上配置回指路由，并开启IP探测功能，通过上层的OSPF路由宣告功能，将所属任务船的路由通知所有指挥船及指挥中心。
进一步的，所述步骤S1中的GRE隧道使用IPSEC隧道技术进行封装，IPSEC隧道技术封装，即为每一台设备与另一台设备之间有独立的静态隧道进行通信。
进一步的，所述步骤S6中的OSPF路由宣告功能即为：将对应的地址的接口宣告到指定的网段里面。
进一步的，所述指挥中心的VPN设备具备其他网络接入功能，保障所有设备连接到其他网络。
进一步的，所述步骤S3中的指挥中心的VPN设备与指挥船之间的多台VPN设备之间，任意两台VPN与上层网络连通时，这两台VPN下属的设备之间进行通信时不受其他VPN影响。
一种海上宽带多媒体智能通信系统，包括指挥中心和多个指挥船之间通过卫星通信网主站相互通信，所述指挥中心内设有指挥中心VPN，指挥中心内部设备连接指挥中心VPN，指挥中心VPN一接口连接卫星通信网主站；
每个所述指挥船对应设有一个指挥船VPN和一个卫星通信小站，所述指挥船VPN一接口连接卫星通信小站，所述卫星通信小站连接卫星通信网主站，每个指挥船内的终端设备通过通讯设备连接该指挥船内的指挥船VPN。
进一步的，所述通讯设备包括交换机一和交换机二，所述交换机一用于连接指挥船终端设备；
所述交换机二通过任务船防火墙连接任务船终端设备，所述任务船终端设备为多个，每个所述任务船终端设备对应设有一个任务船防火墙。
进一步的，所述指挥中心VPN通过一接口连接其他网关设备，通过所述其他网关设备连接其他网络；
所述指挥中心VPN还通过一接口连接指挥中心交换机，所述指挥中心交换机用于连接指挥中心终端设备。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种海上宽带多媒体智能通信系统及方法具有以下优势：
(1)本发明所述的船队与指挥中心以及不同船队之间采用卫星通信实现广域互联，同一船队内部采用宽带多媒体集群的方式建立一个以指挥船为核心的有中心网络，解决指挥船与任务船随机组网时的配置问题，通过在指挥船及任务船设计合适的路由，实现指挥船与任务船任意搭配时的网络自适应。
(2)本发明所述的以指挥船为核心的中心网络根据多方视频会议以指挥中心或指挥船的画面为主的特点，开放卫星链路和集群链路的组播功能，以实现多方视频会议只占用一路视频会议的卫星带宽。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的一种海上宽带多媒体智能通信系统拓扑图；
图2为本发明创造实施例所述的一种海上宽带多媒体智能通信系统及方法结构图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1至图2所示，一种海上宽带多媒体智能通信方法，包括以下步骤：
S1.指挥船与指挥中心中的多台VPN设备之间可以直接进行IP点对点通信，针对于每一台VPN设备，需搭建多条GRE隧道，并且设备间相互独立，无需其他服务器中转；
S2.需要在多台VPN设备上部署OSPF动态路由，实现动态路由宣告功能，为后续指挥船与任务船对接做准备；
S3.指挥中心的组播主机可以和指挥船与指挥中心的多台VPN下属的设备进行组播通信；
S4.指挥船与任务船对接，在指挥船和任务船增加三层网络设备，并在任务船上面部署一台防火墙设备，确定任务船IP为单独且唯一；
S5.在任务船设备上配置默认路由指向指挥船，实现路由转发；
S6.在每一艘指挥船网络设备上配置回指路由，并开启IP探测功能，通过上层的OSPF路由宣告功能，将所属任务船的路由通知所有指挥船及指挥中心。
所述步骤S1中的GRE隧道使用IPSEC隧道技术进行封装，IPSEC隧道技术封装，即为每一台设备与另一台设备之间有独立的静态隧道进行通信。
所述步骤S6中的OSPF路由宣告功能即为：将对应的地址的接口宣告到指定的网段里面。
所述指挥中心的VPN设备具备其他网络接入功能，保障所有设备连接到其他网络。
所述步骤S3中的指挥中心的VPN设备与指挥船之间的多台VPN设备之间，任意两台VPN与上层网络连通时，这两台VPN下属的设备之间进行通信时不受其他VPN影响。
一种海上宽带多媒体智能通信系统，包括指挥中心和多个指挥船之间通过卫星通信网主站相互通信，所述指挥中心内设有指挥中心VPN，指挥中心内部设备连接指挥中心VPN，指挥中心VPN一接口连接卫星通信网主站；
每个所述指挥船对应设有一个指挥船VPN和一个卫星通信小站，所述指挥船VPN一接口连接卫星通信小站，所述卫星通信小站连接卫星通信网主站，每个指挥船内的终端设备通过通讯设备连接该指挥船内的指挥船VPN。
所述通讯设备包括交换机一和交换机二，所述交换机一用于连接指挥船终端设备；
所述交换机二通过任务船防火墙连接任务船终端设备，所述任务船终端设备为多个，每个所述任务船终端设备对应设有一个任务船防火墙。
所述指挥中心VPN通过一接口连接其他网关设备，通过所述其他网关设备连接其他网络；
所述指挥中心VPN还通过一接口连接指挥中心交换机，所述指挥中心交换机用于连接指挥中心终端设备
所述交换机为无路由功能的交换机。
卫星通信与宽带多媒体通信相融合。船队与指挥中心以及不同船队之间通过卫星主站组成的有中心网络实现广域互联，同一船队内部采用宽带多媒体集群的方式建立一个以指挥船为核心的多节点有中心网络；指挥船和任务船皆配备视频监控设备以及视频会议终端，指挥中心配备视频会议终端和MCU以及总调度台。
卫星通信网和集群通信网均开发组播功能。这样下行可以以一路视频的带宽将最为重要的MCU高清视频分发给所有船只，而上行链路根据MCU的固有功能，所有船只的本地视频将根据路数自动整合为一路视频回传至指挥中心，只占用一路完整视频带宽。
网络自适应。在指挥船和任务船增加三层网络设备(VPN、防火墙)，并在任务船上面部署一台防火墙设备，确定任务船IP为单独且唯一；在任务船设备上配置默认路由指向指挥船，实现路由转发，同时，需要在每一艘指挥船网络设备上配置回指路由，并开启IP探测功能；当任意一艘任务船与任意一艘指挥船对接时，指挥船就会探测到是哪一艘任务船与指挥船对接，之后通过上层的OSPF路由宣告功能，将这艘任务船的路由通知所有指挥船及指挥中心。
具体实施方式如下：
如图1所示，本发明提供了一种适用于船队批量出海、作业队伍不固定的船队宽带网络系统，出海作业以小组为单位，每组由一艘指挥船带领若干任务船，可有效实现任意船只之间以及船只与指挥中心之间宽带多媒体组网通信；船队与指挥中心以及不同船队之间采用卫星通信实现广域互联，同一船队内部采用宽带多媒体集群的方式建立一个以指挥船为核心的中心网络；当同一船队的任务船之间进行通信时，经过本船队的指挥船的集群基站建立通信链路；当任务船与另一船队的船只通信时，经过集群链路与卫星链路构成的异构网络完成通信。
其中指挥中心连通卫星通信主站，配备VPN、集群调度台、MCU及视频会议终端设备，指挥船配备VPN、船载动中通、集群基站及调度台、视频会议终端等，任务船配备防火墙、集群终端及视频会议终端。
如图2所示，假设指挥船数量M，任务船数量为N，则共配置1+M+N台(套)网络防火墙和VPN(设备)，用于系统安全防护、信息加密、路由转换等功能。其中指挥中心和指挥船各配备1台VPN，N艘任务船各配备1台防火墙。指挥中心和指挥船共M+1台VPN设备，对应M+1个不同的地理位置不同的区域。
每个指挥船直连的卫通网关(卫星通信小站)实际通过卫星链路建立连接，即网关10.10.1.1/24、网关10.10.1.2/24、……、网关10.10.1.M/24和网关172.16.1.254/24，这M+1个网关为独立的物理设备，且任意两个网关均通过卫星链路进行通信。
整个网络通信具体要求如下：①M+1个VPN下属的所有设备，可以直接进行IP点对点通信。(示例：指挥中心设备10.10.40.6可以和指挥船M终端设备10.0.0.78进行点对点网络通信。②指挥中心的组播主机可以和M+1个VPN下属的设备进行组播通信。③M+1台VPN设备通信互相独立。(说明：任意2台VPN上层网络联通时，这两台VPN下属的设备之间即可进行通信，不受其他VPN影响，即VPN之间没有下属关系)。④指挥中心VPN具备其他网络(如办公网、互联网)接入功能，保障所有设备可以连接其他网络。
为实现上述功能，通过以下技术途径实现：
1)设备独立通信
M+1台设备之间路由可达，针对于每一台VPN设备，需搭建M条GRE隧道，使用IPSEC隧道技术封装，(即每一台设备与另一台设备之间有独立的静态隧道进行通信)，并且设备间相互独立，无需其他服务器中转。同时需要在M+1台VPN设备上部署OSPF动态路由，实现动态路由宣告功能，为后续指挥船与任务船对接做准备。
2)组播通信
指挥中心的组播主机，不使用VPN技术进行数据封装，使用多播路由直接转发。
3)任务船与指挥船对接
目前共有指挥船M台设备，根据集群系统限制，假设每台设备最多对接6艘任务船，故共有6*M艘作业船随机与M艘指挥船进行对接。
确定任务船IP为单独且唯一，并在任务船上面部署一台防火墙设备，任务船设备与指挥船设备采用特殊网段(如3.3.3.0)进行互联。在任务船设备上配置默认路由指向指挥船，实现路由转发。
同时，需要在每一艘指挥船设备上配置6*M条回指路由，并开启IP探测功能。这样，当任意一艘任务船与任意一艘指挥船对接时，指挥船的IP探测就会探测到是哪一艘任务船与指挥船对接，之后通过上层的OSPF路由宣告功能，告诉所有上层M+1台设备这艘任务船的路由。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海上宽带多媒体智能通信方法，其特征在于包括以下步骤：
S1.指挥船与指挥中心中的多台VPN设备之间可以直接进行IP点对点通信，针对于每一台VPN设备，需搭建多条GRE隧道，并且设备间相互独立，无需其他服务器中转；
S2.需要在多台VPN设备上部署OSPF动态路由，实现动态路由宣告功能，为后续指挥船与各指挥船带领的若干任务船对接做准备；
S3.指挥中心的组播主机和指挥船与指挥中心的多台VPN下属的设备进行组播通信；
S4.指挥船与任务船对接，在指挥船和任务船增加三层网络设备，并在任务船上面部署一台防火墙设备，确定任务船IP为单独且唯一；
S5.在任务船设备上配置默认路由指向指挥船，实现路由转发；
S6.在每一艘指挥船网络设备上配置回指路由，并开启IP探测功能，当任意一艘任务船与任意一艘指挥船对接时，指挥船的IP探测就会探测到是哪一艘任务船与指挥船对接，之后通过上层的OSPF路由宣告功能，将所属任务船的路由通知所有指挥船及指挥中心。
2.根据权利要求1所述的一种海上宽带多媒体智能通信方法，其特征在于：所述步骤S1中的GRE隧道使用IPSEC隧道技术进行封装，IPSEC隧道技术封装，即为每一台设备与另一台设备之间有独立的静态隧道进行通信。
3.据权利要求1所述的一种海上宽带多媒体智能通信方法，其特征在于：所述步骤S6中的OSPF路由宣告功能即为：将对应的地址的接口宣告到指定的网段里面。
4.据权利要求1所述的一种海上宽带多媒体智能通信方法，其特征在于：所述指挥中心的VPN设备具备其他网络接入功能，保障所有设备连接到其他网络。
5.据权利要求1所述的一种海上宽带多媒体智能通信方法，其特征在于：所述步骤S3中的指挥中心的VPN设备与指挥船之间的多台VPN设备之间，任意两台VPN与上层网络连通时，这两台VPN下属的设备之间进行通信时不受其他VPN影响。
6.一种海上宽带多媒体智能通信系统，其特征在于，用于实现权利要求1-权利要求5任一项所述的通信方法，所述通信系统包括：指挥中心和多个指挥船之间通过卫星通信网主站相互通信，所述指挥中心内设有指挥中心VPN，指挥中心内部设备连接指挥中心VPN，指挥中心VPN一接口连接卫星通信网主站；
每个所述指挥船对应设有一个指挥船VPN和一个卫星通信小站，所述指挥船VPN一接口连接卫星通信小站，所述卫星通信小站连接卫星通信网主站，每个指挥船内的终端设备通过通讯设备连接该指挥船内的指挥船VPN。
7.根据权利要求6所述的一种海上宽带多媒体智能通信系统，其特征在于：所述通讯设备包括交换机一和交换机二，所述交换机一用于连接指挥船终端设备；
所述交换机二通过任务船防火墙连接任务船终端设备，所述任务船终端设备为多个，每个所述任务船终端设备对应设有一个任务船防火墙。
8.根据权利要求6所述的一种海上宽带多媒体智能通信系统，其特征在于：所述指挥中心VPN通过一接口连接其他网关设备，通过所述其他网关设备连接其他网络；
所述指挥中心VPN还通过一接口连接指挥中心交换机，所述指挥中心交换机用于连接指挥中心终端设备。
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