CN111770474B - 支持公网手机多运营商信号融合的全船手机通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种支持公网手机多运营商信号融合的全船手机通信系统，属于船舶电子信息技术领域，通过本发明采用多运营商数字无线分布系统实现与室分设备的融合接入从而降低设备部署费用，在远海公网手机基站信号不覆盖情况下由船载蜂窝移动通信基站通过船载卫星通信信道中转实现公网手机信号入网，在近海公网手机基站信号覆盖范围内由公网手机基站和船舶室外天线实现公网手机信号入网，且扩展了所支持的公网手机终端类型，为海上船舶公网手机用户提供更丰富的应用能力。

Description

支持公网手机多运营商信号融合的全船手机通信系统
技术领域
本发明属于船舶电子信息技术领域，更具体地，涉及一种支持公网手机多运营商信号融合的全船手机通信系统，主要针对海上船舶近、远海情况下全船公网手机用户移动通信功能的实现，为船员日常生活和工作提供方便的公网手机移动通信服务。
背景技术
当前海上船舶移动通信一般依托近海情况下的公网蜂窝移动通信信号以及远海情况下的卫星通信，前者对船舶金属舱室内部的信号的覆盖能力较弱，后者难以实现对公网手机用户的支持，缺乏出海作业船员与岸基公网用户的即时移动通信方法，导致船员日常工作和生活的不便。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种支持公网手机多运营商信号融合的全船手机通信系统，能够为近、远海船舶全船用户提供船舶舱室内外支持公网手机多运营商信号覆盖的公网手机用户即时移动通信功能。
为实现上述目的，本发明提供了一种支持公网手机多运营商信号融合的全船手机通信系统，包括：手机通信监控管理平台、船载蜂窝移动通信基站、舱外露天部位天馈部分、舱内天馈部分和通信路由器；
所述手机通信监控管理平台，用于实现对数字无线分布系统设备状态、船载蜂窝移动通信基站设备状态及两者信号采集状态的集中处理及呈现，并根据手动和自动两种方式对所述船载蜂窝移动通信基站发送开关指令，避免与岸基通信基站信号相互干扰，持续保障船舶手机通信服务的正常进行；在远海情况下，通过所述船载蜂窝移动通信基站实现手机信号接入时，对船舶手机用户入网状态的监控和管理；
所述舱外露天部位天馈部分主要包括对接公网信号的室外天馈线，用于近海或靠岸时与公网手机基站进行无线通信；
所述舱内天馈部分，用于将各运营商的手机信号通过对应的数字无线分布系统进行接入，并将所述船载蜂窝移动通信基站和公网室外天线通过射频信号切换及合路的方式接入全船同一套舱室内覆盖设备；
所述通信路由器，用于完成与船载卫星通信系统的链路路由及连接，实现所述船载蜂窝移动通信基站的信号通过船载卫星通信系统传输至岸基卫星地面站。
优选地，所述船载蜂窝移动通信基站包括基站系统室外天线、公网BBU设备和公网RRU设备；
所述基站系统室外天线，用于在远海状态下负责全船舱外露天部位和周边一定范围区域基站信号的覆盖；
所述公网BBU设备用于负责手机信号的接入；
所述公网RRU设备用于舱外和舱内的信号扩展。
优选地，所述舱内天馈部分包括多运营商PDAS近端设备、PDAS远端设备、信号切换器和室内覆盖单元；
所述多运营商PDAS近端设备及所述PDAS远端设备用于将各运营商的手机信号通过对应的数字无线分布系统接入所述信号切换器和所述室内覆盖单元；
所述信号切换器，用于实现各路射频信号的切换及合路，将多运营商PDAS系统和所述船载蜂窝移动通信基站接入至同一套所述室内覆盖单元；
所述室内覆盖单元包括功分器、耦合器和室内全向吸顶天线，所述功分器及所述耦合器实现室内馈线的扩展和串接，所述室内全向吸顶天线实现全船人员活动区域相应舱室的室内信号覆盖。
优选地，所述手机通信监控管理平台，用于持续接收公网手机基站信号强度信息和所述船载蜂窝移动通信基站设备状态信息，若当前设置为手动切换状态，则采用软件图形化手动切换开关进行两种通信方式的手动切换，同时具备设备状态显示、信号状态显示和船载手机用户流量监控及管理功能；若当前设置为自动切换状态，则将采用周期公网手机基站场强等级切换方法进行两种入网方式的自动切换。
优选地，所述周期公网手机基站场强等级切换方法为：
以T0为最小切换间隔时间，P0为T0时间内公网手机基站蜂窝信号平均场强，P1为实船测试的最小可通信公网手机基站信号场强，P2为实船测试的实用性公网手机基站信号场强；
每隔T0时间进行一次切换控制，根据P0与P1和P2之间的大小关系，进行自动切换。
优选地，所述每隔T0时间进行一次切换控制，根据P0与P1和P2之间的大小关系，进行自动切换，包括：
当P0>P2时为通过信号切换器自动切换至岸基公网手机基站入网状态，同时停止船载蜂窝移动通信基站信号的覆盖，若后续判断条件相同则持续此状态，至若干T0周期后当判断条件出现P0<P1进行状态改变切换；
当P0<P1时通过信号切换器自动切换至船载蜂窝移动通信基站入网状态，若后续判断条件相同则持续此状态，至若干T0周期后当判断条件出现P0>P2进行状态改变切换。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明通过数字无线分布系统、船载蜂窝移动通信基站、室分系统、卫星通信系统进行融合应用，为海上船舶提供支持移动通信多运营商的公网手机通信方法。既能够实现近海移动通信公网信号覆盖范围内船舶舱室内外多运营商个人公网手机的日常通信，又能够通过卫星通信系统信息中转实现无移动通信公网手机基站信号覆盖的情况下远海船舶舱室内外个人公网手机的日常通信。
(2)通过本发明可以避免船载蜂窝移动通信基站与公网手机基站信号冲突、降低船载通信设备的部署费用和船载卫星通信信道费用、扩展所支持的公网手机终端类型、系统监控管理操作方便、并且可以为海上船舶人员提供更丰富的个人通信业务。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种船舶手机通信系统组成图；
图2是本发明实施例提供的一种船舶手机通信系统工作原理图；
图3是本发明实施例提供的一种船舶手机通信系统集成监控流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明由数字无线分布系统、船载蜂窝移动基站系统、室分系统、卫星通信系统、通信路由器和信号切换器组合而成。根据海上船舶的特点，综合兼顾近海公网手机基站信号覆盖和远海公网手机基站信号不覆盖的情况，实现船舶金属舱室内部信号的室内分布和支持多运营商室分系统的室内设备融合，为近、远海船舶全船用户提供船舶舱室内外支持公网手机多运营商信号覆盖的公网手机用户即时移动通信功能。主要包括以下技术要点：
1)支持多运营商手机信号的船舶室内设备融合设计技术
受海上船舶线缆和室内设备布置空间的限制，采用支持多运营商信号的一套室内设备融合系统，包括室内功分器、耦合器、室内全向吸顶天线，与移动、联通、电信等运营商数字无线分布系统进行融合接入，实现近海公网手机基站信号覆盖情况下全船的公网手机移动通信功能的即时应用。
2)船舶公网手机移动通信系统集成技术
采用信号切换器将船载蜂窝移动通信基站和公网室外天线通过射频信号切换及合路的方式接入全船同一套舱室内覆盖设备，实现全船手机通信硬件设备的高效集成。系统实现在近海及靠岸情况下关闭船载蜂窝移动通信基站，通过室外天线与岸基公网手机基站进行无线通信；远海情况下启用船载蜂窝移动通信基站，并由船载卫星通信系统中转接入互联网，通过互联网将信号接入运营商核心网接入网关。
采用手机通信监控管理平台进行系统的集中监控管理，获取数字无线分布系统控制设备、船载蜂窝移动通信基站控制设备的设备状态和信号采集状态进行集中处理和呈现，结合相关信息辅助用户对公网手机基站和船载蜂窝移动通信基站两种通信模式进行切换，采用周期公网手机基站场强等级切换方法作为两种通信模式自动切换的判决方法，避免船载蜂窝移动通信基站和公网手机基站信号相互干扰，避免系统状态频繁切换带来的稳定性和可靠性性能下降，提高了系统综合通信效能，实现船舶公网手机信号持续、稳定、可靠的覆盖。
如图1所示是本发明实施例提供的一种船舶手机通信系统组成图，该船舶手机通信系统由手机通信监控管理平台、船载蜂窝移动通信基站、舱外露天部位天馈部分、舱内天馈部分和通信路由器组成。
其中，手机通信监控管理平台1台，配置在船舶通信机房。手机监控管理平台实现对船舶手机通信系统的数字无线分布系统PDAS设备状态、船载蜂窝移动通信基站设备状态及两者信号采集状态的集中处理及呈现，并根据手动和自动两种方式对船载蜂窝移动通信基站发送开关指令，避免与岸基通信基站信号相互干扰，持续保障船舶手机通信服务的正常进行。
手机监控管理平台还实现远海情况下，通过船载蜂窝移动通信基站实现手机信号接入时，对船舶手机用户入网状态的监控和管理。
船载蜂窝移动通信基站设备包括基站系统室外天线、公网BBU设备和公网RRU设备，属于移动通信公网运营商许可的小型基站设备，船舶近海或靠岸时应关闭以避免与岸基公网手机基站信号相互干扰。
在本发明实施例中，船载蜂窝移动通信基站设备室外天线配置2套，分别布置在罗经甲板前部和罗经甲板后部，在远海状态下负责全船舱外露天部位和周边一定范围区域基站信号的覆盖。公网BBU设备1台、公网RRU设备2台，布置在船舶通信机房，分别负责手机信号的接入以及在舱外和舱内的信号扩展。
其中，一定范围区域表示室外天线可以覆盖的周边区域。
舱外露天部位天馈部分还包括对接公网信号的室外天馈线共4套，分别布置在船舶艏部、艉部和两侧露天区域，用于近海或靠岸时与公网手机基站进行无线通信。
舱内天馈部分包括多运营商PDAS近端设备、PDAS远端设备、信号切换器和室内覆盖单元。
在本发明实施例中，本系统多运营商PDAS设备包括移动PDAS近端、远端设备各1台，联通PDAS近端、远端设备各1台，电信PDAS近端、远端设备各1台，分别配置在船舶通信机房和各层甲板的室分设备汇聚位置。实现将移动、联通、电信三家运营商的手机信号通过对应的数字无线分布系统接入本船的信号切换器和室内覆盖单元。信号切换器若干台，配置在各层甲板的室分设备汇聚位置，实现各路射频信号的切换及合路，将多运营商PDAS系统和船载蜂窝移动通信基站系统接入至本船的同一套室内覆盖单元。室内覆盖单元包括功分器、耦合器和室内全向吸顶天线若干台，布置在相应的舱内走道和舱室区域。其中功分器、耦合器实现室内馈线的扩展和串接，室内全向吸顶天线实现全船人员活动区域相应舱室的室内信号覆盖。
通信路由器1台，布置在船舶通信机房，完成与船载卫星通信系统的链路路由及连接，实现船载蜂窝移动通信基站的信号通过船载卫星通信系统传输至岸基卫星地面站。如图1所示的运营商核心网接入网关为各家运营商核心网的接入网关，实现船载蜂窝移动通信基站通过船载卫星通信系统和互联网与运营商核心网的信号接入。
船舶手机通信系统工作原理图如图2所示。手机通信监控管理平台，负责系统两种手机信号覆盖方式的切换控制，实现二者相互不干扰，持续为船舶用户提供手机通信服务。当船舶处于远海状态无公网运营商基站信号时，开启船载蜂窝移动通信基站，对内通过馈线接入多运营商数字无线分布系统和室内覆盖系统，将公网手机信号覆盖全船，对外通过船载卫星通信系统和互联网与运营商核心网接入网关进行通信。当船舶处于靠岸或近海状态时，关闭船载蜂窝移动通信基站，通过室外天线接受运营商岸基公网手机基站信号，接入船载数字无线分布系统和室内覆盖系统，从而将公网手机基站信号覆盖全船。
船舶手机通信系统集成监控流程如图3所示。船舶手机信号入网采用公网手机基站信号入网和船载基站信号入网两种方式，前者通过公网手机基站信号和本船的室分系统实现公网手机信号入网，后者通过船载手机通信基站和卫通设备中转实现公网手机信号入网。为避免二者信号相互干扰，两种方式的系统集成切换通过手机通信监控管理平台和信号切换器完成。该系统集成监控平台启动后可持续接收公网手机基站信号强度信息和船载手机通信控制设备状态信息。若控制平台当前设置为手动切换状态，系统采用软件图形化手动切换开关进行两种方式的手动切换，软件平台同时还具备设备状态显示，信号状态显示和船载手机用户流量监控及管理功能。若控制平台当前设置为自动切换状态，系统将采用周期公网手机基站场强等级切换方法进行两种入网方式的自动切换。周期公网手机基站场强等级切换方法取如图3所示的T0为最小切换间隔时间，P0为T0时间内公网手机基站蜂窝信号平均场强，P1为实船测试的最小可通信公网手机基站信号场强，P2为实船测试的实用性公网手机基站信号场强。系统每隔T0时间进行一次切换控制。当P0>P2时为通过信号切换器自动切换至岸基公网手机基站入网状态，同时停止船载手机基站信号的覆盖，若后续判断条件相同则持续此状态，至若干T0周期后当判断条件出现P0<P1进行状态改变切换。当P0<P1时通过信号切换器自动切换至船载手机基站入网状态，若后续判断条件相同则持续此状态，至若干T0周期后当判断条件出现P0>P2进行状态改变切换。采用周期公网手机基站场强等级切换方法可避免船载基站和公网手机基站信号相互干扰，避免系统状态频繁切换带来的稳定性和可靠性性能下降，提高了系统综合通信效能，确保船舶公网手机信号持续、稳定、可靠的覆盖。
本发明提供了一种支持公网手机多运营商信号融合的近、远海全船手机通信系统，用于为近、远海船舶全船用户提供船舶舱室内外支持公网手机多运营商信号覆盖的公网手机用户即时移动通信功能。通过本发明采用多运营商数字无线分布系统实现与室分设备的融合接入从而降低设备部署费用，在远海公网手机基站信号不覆盖情况下由船载蜂窝移动通信基站通过船载卫星通信信道中转实现公网手机信号入网，在近海公网手机基站信号覆盖范围内由公网手机基站和船舶室外天线实现公网手机信号入网，且扩展了所支持的公网手机终端类型，为海上船舶公网手机用户提供更丰富的应用能力。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种支持公网手机多运营商信号融合的全船手机通信系统，其特征在于，包括：手机通信监控管理平台、船载蜂窝移动通信基站、舱外露天部位天馈部分、舱内天馈部分和通信路由器；
所述手机通信监控管理平台，用于实现对数字无线分布系统设备状态、船载蜂窝移动通信基站设备状态及两者信号采集状态的集中处理及呈现，并根据手动和自动两种方式对所述船载蜂窝移动通信基站发送开关指令，避免与岸基通信基站信号相互干扰，持续保障船舶手机通信服务的正常进行；在远海情况下，通过所述船载蜂窝移动通信基站实现手机信号接入时，对船舶手机用户入网状态的监控和管理；
所述舱外露天部位天馈部分包括对接公网信号的室外天馈线，用于近海或靠岸时与公网手机基站进行无线通信；
所述舱内天馈部分，用于将各运营商的手机信号通过对应的数字无线分布系统进行接入，并将所述船载蜂窝移动通信基站和公网室外天线通过射频信号切换及合路的方式接入全船同一套舱室内覆盖设备；
所述通信路由器，用于完成与船载卫星通信系统的链路路由及连接，实现所述船载蜂窝移动通信基站的信号通过船载卫星通信系统传输至岸基卫星地面站；
所述船载蜂窝移动通信基站包括基站系统室外天线、公网BBU设备和公网RRU设备；
所述基站系统室外天线，用于在远海状态下负责全船舱外露天部位和周边一定范围区域基站信号的覆盖，其中，一定范围区域表示基站系统室外天线能够覆盖的周边区域；
所述公网BBU设备用于负责手机信号的接入；
所述公网RRU设备用于舱外和舱内的信号扩展；
所述舱内天馈部分包括多运营商PDAS近端设备、PDAS远端设备、信号切换器和室内覆盖单元；
所述多运营商PDAS近端设备及所述PDAS远端设备用于将各运营商的手机信号通过对应的数字无线分布系统接入所述信号切换器和所述室内覆盖单元；
所述信号切换器，用于实现各路射频信号的切换及合路，将多运营商PDAS系统和所述船载蜂窝移动通信基站接入至同一套所述室内覆盖单元；
所述室内覆盖单元包括功分器、耦合器和室内全向吸顶天线，所述功分器及所述耦合器实现室内馈线的扩展和串接，所述室内全向吸顶天线实现全船人员活动区域相应舱室的室内信号覆盖。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述手机通信监控管理平台，用于持续接收公网手机基站信号强度信息和所述船载蜂窝移动通信基站设备状态信息，若当前设置为手动切换状态，则采用软件图形化手动切换开关进行两种通信方式的手动切换，同时具备设备状态显示、信号状态显示和船载手机用户流量监控及管理功能；若当前设置为自动切换状态，则将采用周期公网手机基站场强等级切换方法进行两种入网方式的自动切换，其中，所述周期公网手机基站场强等级切换方法为：以T0为最小切换间隔时间，P0为T0时间内公网手机基站蜂窝信号平均场强，P1为实船测试的最小可通信公网手机基站信号场强，P2为实船测试的实用性公网手机基站信号场强；每隔T0时间进行一次切换控制，根据P0与P1和P2之间的大小关系，进行自动切换。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述每隔T0时间进行一次切换控制，根据P0与P1和P2之间的大小关系，进行自动切换，包括：
当P0>P2时为通过信号切换器自动切换至岸基公网手机基站入网状态，同时停止船载蜂窝移动通信基站信号的覆盖，若后续判断条件相同则持续此状态，至若干T0周期后当判断条件出现P0<P1进行状态改变切换；
当P0<P1时通过信号切换器自动切换至船载蜂窝移动通信基站入网状态，若后续判断条件相同则持续此状态，至若干 T0周期后当判断条件出现P0>P2进行状态改变切换。
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