CN114041305B - 与航海船只和航海信标进行数据交换的方法和无线电数据通信设备 - Google Patents

与航海船只和航海信标进行数据交换的方法和无线电数据通信设备 Download PDF

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Abstract

公开了一种由应用在多个航海船只(2；3)上的作为无线电基站操作的广域网无线电数据通信设备(6；7)和由应用在航海信标(4；5)上的作为用户设备操作的无线电数据通信设备(8；9)进行数据交换的方法和被配置用于进行这种数据交换的无线电数据通信设备。当由航海信标(4；5)的无线电数据通信设备(8；9)接收到航海船只(2；3)的无线电数据通信设备(6；7)的无线电接入资源的可用性指示并且航海信标(4；5)的无线电数据通信设备(8；9)处于操作位置时，在航海船只(2；3)和航海信标(4；5)的无线电数据通信设备之间建立无线电通信链路(28、29；30、31)。

Description

与航海船只和航海信标进行数据交换的方法和无线电数据通 信设备
技术领域
本公开总体上涉及航海或海事环境中的数据交换，具体地涉及由应用在航海船只上的作为无线电基站(RBS)操作的广域网(WAN)无线电数据通信设备和应用在航海信标上的作为用户设备(UE)操作的无线电数据通信设备进行的数据交换。
背景技术
海事或航海无线电通信系统提供水上交通工具(范围从大型集装箱船和游轮到小型帆船和渔船)以及部署在水上的“路标”设备(例如，用于指示水上或水下的特定状况的基本的、偏远的危险或安全水浮标或信标)以彼此进行以及与岸上的用户进行通信或数据交换。
海事无线电通信系统通常涉及岸上或陆地无线电台和卫星通信网络，以使收集到的信息可用于其他水上交通工具。
例如，作为美国全球海洋生态系统动力学(Global Ocean ECosystem Dynamics(GLOBEC))西北大西洋/乔治沙洲计划(负责理解全球变化将如何影响海洋种群的丰度、多样性和生产率的国际地圈-生物圈计划项目)的一部分，部署了系泊设备以测量沙洲相关的物理特征和生物特征(例如，水温、盐度和水流速度)的时间变化性。测量值根据固定的传输时间表(例如，每3小时50秒)被周期性地传输给岸上的操作员。
NavCom是一种用于在全球范围内进行精确定位的基于卫星的导航系统。
通过无线电链路测量和交换的数据的其他示例涉及海上安全信息，其可以包括航行和气象警告、气象预报、航行危险警告、失踪船只警告和其他紧急消息。此类信息的性质使得被船舶及时接收至关重要，因此固定的传输时间表不适合此类应用场景，因为这样可能无法及时提供所需的信息以避免危险情况。
NavTex(Navigational Telex航行警告电传)是一项用于向船舶递送航行和气象警告和预报以及紧急海上安全信息的国际服务，并且属于全球海上遇险和安全系统(Global Maritime Distress and Safety System(GMDSS))，其是当前可用于航海和海上运输的基于UHF(超高频)和VHF(甚高频)航海、陆地和对地同步的卫星通信、应答机和雷达的程序、技术和无线电设备的集合。
就节能而言，连续的规律传输并不是最优的，节能可能是对诸如海上信标或浮标等的航海设备的一项重要要求，所期望的是，这些航海设备在不需要更换能量存储设备的情况下保持长时间运行。
因此，需要一种能够在航海船只和航海信标之间及时交换数据的高能效的航海或海事无线电通信系统。
US 2002/045444A1公开了一种携带基站收发机站点(BTS)的船舶和一种与BTS进行通信以通过卫星链路接入PLMN的蜂窝无线电手机。
发明内容
在本公开的第一方面，通过以下方法来解决上述和其他问题：一种由应用在多个航海船只上的作为无线电基站(RBS)操作的广域网(WAN)无线电数据通信设备进行数据交换的方法，用于向应用在至少一个航海信标上的作为用户设备(UE)操作的无线电数据通信设备提供无线电接入。应用于航海船只处的WAN无线电数据通信设备被布置用于与应用在同一航海船只上的作为UE操作的无线电数据通信设备进行数据交换以及用于与陆地核心数据通信网络进行数据交换。
该方法包括：
-由应用在第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备从应用在第一航海船只上的作为UE操作的无线电数据通信设备接收与应用在第二航海船只上的WAN无线电通信设备有关的无线电接入冲突信息，该应用在第二航海船只上的WAN无线电通信设备所操作的WAN无线电接入资源与由应用在第一航海船只上的WAN无线电通信设备操作的WAN无线电接入资源冲突；
-由应用在第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备向陆地核心数据通信网络报告无线电接入冲突信息；
-由应用在第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备从陆地核心数据通信网络接收用于由应用在第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备操作WAN无线电接入资源的无线电资源分配信息；以及
-由应用在第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备基于用于操作WAN无线电接入资源的无线电资源分配信息建立与应用在处于其操作位置的至少一个航海信标上的无线电数据通信设备的无线电数据通信链路。
本公开基于这样的认识，即，可以经由部署在航海船只上的作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备和布置在例如小型船舶等上的多个固定的或移动的水上设备(例如，航海信标)上的作为UE操作的无线电数据通信设备来实现通用的、灵活的和适时的数据交换，例如向多个航海船只或在多个航海船只之间传递危险状况警告。
出于本公开的目的，术语“无线电基站(RBS)”被解释为包括提供与UE(即，作为UE操作的无线电数据通信设备)的无线电连接的通信设备，并且也被称为无线基站、eNodeB、eNB等，这取决于所使用的特定无线电接入技术。根据本公开建立无线电数据通信链路或连接还意味着在各个无线电通信设备之间建立数据通信会话、执行附接程序或建立数据通信信道等。
在实践中，包括作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备的航海船只本质上呈现提供由陆地核心数据通信网络指派的或从陆地核心数据通信网络分配给相应的航海船只的无线电接入资源的多个移动无线电通信小区。对于UE与多个无线电小区或RBS的适合的无线电数据交换，至关重要的是，每个航海船只的WAN无线电数据通信设备或无线电小区当处于彼此的通信邻域中和/或处于例如部署在航海信标上的作为UE操作的无线电数据通信用户的通信邻域中时可以由UE单独地或唯一地识别。
根据本方法，在第一航海船只上操作的WAN无线电数据通信设备可以由同一航海船只上的UE通知在由第一航海船只和第二航海船只提供的WAN无线电接入资源之间可能存在冲突。例如，第一航海船只上的UE从第一航海船只和第二航海船只接收到相同的随机接入序列。在这种情况下，第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备例如通过卫星通信系统向可从航海船只接入的陆地核心数据通信网络报告冲突信息。
由第一航海船只和第二航海船只提供的无线电接入资源之间的冲突由陆地核心数据通信网络通过向航海船只的WAN无线电数据通信设备中的一个或两个重新指派或重新分配无线电接入资源来解决。陆地核心数据通信网络向第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备通知(即，第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备从陆地核心数据通信网络接收)关于可由布置在航海船只上的WAN无线电数据通信设备用于数据交换的无线接入资源的信息。
由第一航海船只的WAN无线电数据通信设备接收无线电资源分配信息的步骤还包括该WAN无线电数据通信没备可能保持在先前指派或分配给它的无线电接入资源上操作的情况，即，在第一航海船只的WAN无线电数据通信设备不需要重新指派或重新分配接入资源时。
一旦解决了无线电接入资源冲突，就在第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备和应用在处于其操作位置的航海信标上的无线电数据通信设备之间建立用于无线电数据交换的无线电数据通信链路。
在实践中，部署在航海船只上并且作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备可以由作为UE操作的无线电数据通信设备从相对较短的距离处(例如，远至15千米)接入。在这种情况下，上述通过航海船只的WAN无线电数据通信设备解决无线电接入资源之间的冲突的方式将是及时和高效的，因为彼此之间仍然具有相对较大距离的航海船只实际上不会干扰彼此的无线电通信或对由同一航海信标的识别造成困难。
一旦建立，无线电数据通信链路就允许将信息(例如，邻域中航海信标的识别)直接传送到航海船只，而无需依赖岸上无线电台的操作。
通常，当信标设备接收到由部署在航海船只上的WAN无线电数据通信设备发送的无线电接入信号时，可以确定该信标设备(即，其无线电通信设备)是否处于与部署在航海船只上的WAN无线电数据通信设备建立无线电数据通信链路的操作位置。例如，当检测到部署在航海船只上的WAN无线电数据通信设备的存在时，信标设备可以通过评估该信标设备收集的测量数据是否满足预定条件来决定是否达到(enable)用于建立无线电数据通信的操作位置。
可以看出，在可能远离陆地或海岸处的航海船只上的作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备的当前布置具有允许航海船只与附近的航海信标之间直接通信的益处，并且允许航海信标在可能且合理的发送数据的时机连接到航海船只上的WAN无线电数据通信设备，从而避免了未被任何预期方接收到的无意义传输(例如，在根据预定或固定的调度的传输的情况下)。仅在操作位置发送节约了航海信标的能量。
在航海船只上提供RBS功能还使得能够与应用在另一航海船只上的WAN无线电数据通信设备建立无线电数据通信链路，以用于在应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备之间交换数据。
这种在第一航海船只和第二航海船只之间直接建立的无线电数据通信链路可以例如用于交换关于周围航海条件的信息、用于及时警示航海船只在沿某个方向前行时其可能遇到的任何潜在危险和问题的存在。
如上所述，航海信标可以是地理上固定的信标或非固定的移动信标。地理上非固定的信标可以部署在较小的船只上，例如渔船或小型游艇。通过将连接到航海船只上的WAN无线电数据通信设备的应用在航海信标上的无线电数据通信设备的标识列表保持一定时间段(例如，10-30分钟)，航海船只上的船员持续获悉航海船只的当前航海环境，尤其是获悉航海船只邻域中的动态改变的情况，从而警示船员并且提高近海或远洋作业的安全性。
此外，当航海船只上的WAN无线电数据通信设备处于一个或多个移动航海信标的通信邻域中时，航海船只上的WAN无线电数据通信设备可以基于标识列表通过在应用在至少一个航海信标上的无线电数据通信设备与应用在至少一个地理上非固定的航海信标上的无线电数据通信设备之间建立至少一个另外的无线电数据通信链路来交换存在该至少一个航海信标(固定或移动的航海信标)的警告消息。这种警告消息有利于促进海洋船舶在航海信标邻域中的安全作业。
该至少一个另外的无线电数据通信链路可以作为所谓的辅链路来操作，其建立于应用在相应的航海信标上的作为UE操作的无线电数据通信设备之间。
在航海船只处的RBS的控制下，在应用在至少一个航海信标上的无线电数据通信设备与应用在至少一个地理上非固定的另外的航海信标上的无线电数据通信设备之间建立辅链路是高效的，因为辅链路允许航海信标之间的直接通信，而不占用应用于航海船只处的无线电通信设备的可能稀缺的数据通信资源。
在应用在第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备已经通过无线电通信链路连接到航海信标并且第二航海船只靠近该航海信标的情况下，应用在第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备可以从应用在相应航海信标上的无线电数据通信设备接收将无线电通信链路切换到应用在第二航海船只上的WAN无线电数据通信设备的请求，并且响应于该切换请求执行将无线电通信链路切换到应用在第二航海船只上的WAN无线电数据通信设备。
在解决无线电接入资源冲突时，陆地核心数据通信网络可以考虑与航海船只的实际状态有关的各种因素，例如航海船只的速度、航海船只移动的相对和地理方向、参与可能的冲突的航海船只的数量、无线电接入资源的可用性等。
根据本公开的实施例，应用在多个航海船只上的WAN无线电数据通信设备从陆地核心数据通信网络接收用于由应用在多个航海船只上的WAN无线电数据通信设备操作WAN无线电接入资源的相应初始WAN无线电资源分配信息，其中在无线电接入资源冲突的情况下，基于第一航海船只和第二航海船只的相应初始WAN无线电接入资源和实际状态信息来确定用于由应用在第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备操作WAN无线电接入资源的无线电资源分配信息。
在该实施例中，在核心网络的控制下分配和重新分配由应用在多个船只上的WAN无线电数据通信设备提供的WAN无线电接入资源。
在实践中，除了作为用于指示水上或水下的特定状况的基本的、偏远的危险或安全水浮标或信标操作之外，航海信标还可以被配备用于测量水条件等并且与用户通信或交换测量数据。
根据本公开的实施例，陆地核心数据通信网络包括可由应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备访问的用于存储与航海信标有关的数据的数据存储设备，而该方法还包括由应用在第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备访问该数据存储设备以用于交换与至少一个航海信标有关的数据。
利用核心网络远程地存储与航海信标有关的数据不仅在考虑航海信标的有时有限的硬件和能量资源的情况下是高效的，而且还有利于使这些数据对水上和陆地上的多个用户可用。
由信标测量的数据将被不时地刷新。另一方面，例如，由于气象条件和其他外部影响，地理固定信标的地理位置或坐标可能改变。
因此，在本公开的实施例中，该方法还包括由应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备通过至少一个航海信标的无线电数据通信设备来更新与该至少一个航海信标有关的数据。
例如，该更新可以包括对利用陆地核心网络存储的(连同航海信标本身存储的)相应航海信标数据的更新和/或对由航海船只的WAN无线电通信设备与其他船只和移动航海信标交换的相应航海信标数据的更新。例如，地理固定信标的地理位置或坐标的更新可以仅在必要时执行，但是这样可以使航海信标具有关于其位置的足够精确的数据。
本公开的第二方面提供了一种由应用在航海信标上的作为用户设备(UE)操作的无线电数据通信设备进行数据交换的方法，用于接入由应用在航海船只上的作为无线电基站(RBS)操作的广域网(WAN)无线电数据通信设备提供的WAN无线电接入资源。
该方法包括：
-由应用在航海信标上的无线电数据通信设备从应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备接收WAN无线电接入资源的可用性的指示；
-由应用在航海信标上的无线电数据通信设备从航海信标的操作位置检测设备接收航海信标处于用于建立无线电通信链路的操作位置的指示；以及
-由应用在航海信标上的无线电数据通信设备基于WAN无线电接入资源建立与航海船只的WAN无线电数据通信设备的无线电数据通信链路。
当具有部署在其上的作为无线电基站(RBS)操作的WAN无线电数据通信设备的移动航海船只进入航海信标的通信邻域中(即，到达距航海信标的一定距离处，在该距离处，航海信标的作为UE操作的无线电数据通信设备从应用于航海船只处的WAN无线电设备接收到无线电信号)时，航海信标的无线电数据通信设备可以接收WAN无线电接入资源的可用性的指示，例如由航海船只的WAN无线电数据通信设备发送的随机接入序列。
在这种情况下，当判定航海信标处于用于与作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备建立无线电通信链路的操作位置时，在分别部署在航海船只和航海信标上的作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备和作为UE操作的无线电数据通信设备之间建立无线电通信链路。这样建立的无线电通信链路或通信会话、附接或数据信道可以用于航海船只与航海信标之间的数据交换和通信。
根据上述方法，作为UE操作的无线电数据通信设备执行按时机传输(transmission on occasion)。即，作为UE操作的无线电通信设备可连续地操作用于接收来自航海信标的WAN设备的无线电资源信号的可用性，然而，由航海信标的作为UE操作的无线电数据通信设备进行的传输可以仅在作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备处于与其的通信邻域中时开始。因此，上述方法可以允许航海信标避免未被任何预期方接收到的无意义传输，从而节约航海信标的稀缺电能或功率。这允许利用低功率无线电技术来实现航海信标。
根据本公开的实施例，根据第二方面的方法还包括：
-由应用在航海信标上的无线电数据通信设备将可用于无线电数据通信的应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备的标识列表保持预定的第一时间段；
-在预定的第二时间段之后，由应用在航海信标上的数据通信设备断开与应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备的无线电数据通信链路；以及
-由应用在航海信标上的无线电数据通信设备根据标识列表基于轮询(RoundRobin)或常规方式建立与应用在相应航海船只上的可用WAN无线电数据通信设备的相应无线电数据通信链路。
可用WAN无线电数据通信设备的标识列表包括已经与航海信标的无线电数据通信设备连接的航海船只的WAN无线电数据通信设备以及在第一时间段内接收到其WAN无线电接入资源的可用性指示的那些航海船只。例如，在10-15分钟的第一时间段内接收到的。在实践中，无线电链路可以在第二时间段(例如，5-10秒)之后断开。该第二时间段可以根据要从航海信标发送的数据量和可用数据速率而变化。
例如，上述程序允许航海信标连接到其附近的多个航海船只，从而允许每个航海船只获知航海信标的存在，使得航海船只可以采取任何必要的措施以确保安全作业。
根据本公开的实施例，通过以下方式确定航海信标的无线电数据通信设备是否处于用于建立无线电链路的操作位置：
-由航海信标的操作位置检测设备周期性地确定航海信标的海拔高度；
-由航海信标的操作位置检测设备基于周期性地确定的航海信标的海拔高度计算参考海拔高度；以及
-当航海信标的当前海拔高度超过高于参考海拔高度的阈值时，由航海信标的操作位置检测设备确定航海信标的无线电数据通信设备处于用于建立无线电链路的操作位置。
以这种方式，确保了航海信标仅在信标处于如下的地理或物理位置时建立数据链路和与航海船只交换数据，该地理或物理位置使得由信标的无线电数据通信设备发送的数据将被WAN无线电数据通信设备接收到的成功状态发生合理改变。
当信标暂时位于海上的波谷或波槽中(即，低于阈值)时，在船只处将很可能接收不到由信标发送的数据。当处于这样的非操作位置时，通过不与航海船只建立无线电链路或不从信标发送数据，防止了浪费航海信标处的稀缺的电池能量。
应用在航海信标上的无线电数据通信设备在极端天气条件下的传输非常重要，特别是当作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备处于足够靠近正在经历可能对航海船只产生冲击或其他影响的恶劣条件的航海信标的区域中或邻近该航海信标时。
根据上述实施例，可以通过测量显露出航海信标的浪高(即，海拔高度)来确定极端天气条件。
在实施例中，通过核查在接收到航海信标处于用于建立无线电通信链路的操作位置的指示之前的预定的第三时间段内是否接收到WAN无线电接入资源的可用性指示来确定作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备的邻近度。该预定的第三时间段可以例如是10-15分钟。由此建立了按时机传输，这有助于航海信标的高效电能消耗。
根据上述实施例的方法还有助于通过在停止由航海信标的无线电数据通信设备接收无线电资源的可用性指示之后的预定的第四时间段之后停止由航海信标的操作位置检测设备对海拔高度的周期性确定或测量来节约能量。
例如，如果具有作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备的航海船只向离开航海信标的方向移动，则接收到的无线电信号强度将逐渐降低，然后航海信标上的无线电数据通信设备将停止接收WAN无线电接入资源的可用性指示。然后，航海信标等待第四时间段(例如，10-15分钟)，并且停止测量海拔高度和相关计算。虽然在更长的时间段内保持测量可能看起来是多余的，但这允许在必要时由航海信标的无线电数据通信设备在短时间内再次开始传输。
在第三方面，本公开包括一种航海船只广域网(WAN)无线电数据通信设备，其被布置为作为无线电基站(RBS)操作，以用于向应用在至少一个航海信标上的作为用户设备(UE)操作的无线电数据通信设备提供无线电接入。
该WAN无线电数据通信设备被布置用于与应用在同一航海船只上的作为UE操作的无线电数据通信设备进行数据交换以及用于与陆地核心数据通信网络进行数据交换，该航海船只WAN无线电数据通信设备包括收发机设备和处理设备，其被布置用于：
-由收发机设备从第一航海船只上的作为UE操作的无线电数据通信设备接收与第二航海船只的WAN无线电通信设备有关的无线电接入冲突信息，该第二航海船只的WAN无线电通信设备所操作的WAN无线电接入资源与由第一航海船只的WAN无线电通信设备操作的WAN无线电接入资源冲突；
-由收发机设备向陆地核心数据通信网络报告无线电接入冲突信息；
-由收发机设备从陆地核心数据通信网络接收用于由第一航海船只的WAN无线电数据通信没备操作WAN无线电资源分配资源的信息；以及
-由处理设备基于用于操作WAN无线电接入资源的信息建立与处于其操作位置的至少一个航海信标的无线电数据通信设备的无线电数据通信链路。
在本公开的第四方面，提供了一种航海信标无线电数据通信设备，其被布置为作为用户设备(UE)操作，以用于接入由应用在航海船只上的作为无线电基站(RBS)操作的广域网(WAN)无线电数据通信设备提供的WAN无线电接入资源，该航海信标无线电数据通信设备包括收发机设备、处理设备和用于与操作位置检测设备通信的接口，该航海信标无线电数据通信设备被布置用于：
-由收发机设备从应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备接收WAN无线电接入资源的可用性的指示；
-由处理设备从操作位置检测设备接收收发机设备处于用于建立无线电通信链路的操作位置；以及
-由收发机设备基于WAN无线电接入资源建立与应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备的无线电数据通信链路。
在实践中，例如，航海信标无线电数据通信设备是操作窄带物联网(NB-IoT)UE设备的地理上固定的航海信标和/或作为长期演进(LTE)M1类UE设备操作的地理上非固定的航海信标中的至少一个。
例如，航海船只WAN无线电数据通信设备可以被布置为操作大规模物联网(MIoT)小区。
在本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，其包括存储在计算机可读介质上的程序代码装置，该程序代码装置被布置为当由航海船只广域网(WAN)无线电数据通信设备的至少一个处理设备执行时执行结合本公开的第一方面描述的方法。
在本公开的第六方面，提供了一种计算机程序产品，其包括存储在计算机可读介质上的程序代码装置，该程序代码装置被布置为当由航海信标无线电数据通信设备的至少一个处理设备执行时执行结合本公开的第二方面描述的方法。
本公开充分利用了在二十世纪九十年代来临的移动数字信息和通信技术，并且解决了现有技术中海上安全信息系统的频谱效率低、终端用户设备昂贵的问题。
目前，移动数字信息和通信技术已经实现了第五代。其中一个重要的分支是大规模物联网，其被设计为确保小容量消息所需的端到端连接和服务质量(QoS)以及无线电和能量资源的节约。
根据下文中描述的示例，本公开的上述和其他方面将变得显而易见，并且将参考这些示例对其进行阐述。
附图说明
图1示意性地示出了根据本公开的实施例的海事或航海无线电通信系统。
图2以流程图的形式示出了根据本公开的实施例的由应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备进行数据交换的方法。
图3以流程图的形式示出了根据本公开的实施例的将无线电通信链路切换到应用在另一航海船只上的WAN无线电数据通信设备的切换过程。
图4以流程图的形式示出了根据本公开的实施例的由应用在航海信标上的无线电数据通信设备进行数据交换的方法。
图5示出了根据本公开的实施例的计算平均浪高的方法。
图6示意性地示出了波浪起伏的水中的航海信标。
图7示意性地示出了根据本公开的方法操作的航海船只广域网(WAN)无线电数据通信设备。
图8示意性地示出了根据本公开的方法操作的航海信标无线电数据通信设备。
具体实施方式
在以下描述中，术语“航海船只”和“船舶”可互换使用；术语“广域网(WAN)无线电数据通信设备”、“无线电基站(RBS)”和“大规模物联网(MIoT)小区”可互换使用；术语“航海信标”、“信标设备”、“MIoT调制解调器”和“信标”也可互换使用。
图1示意性地示出了根据本公开的实施例的海事或航海无线电数据通信系统1。出于简化的原因，图1示出了仅具有其上部署有无线电数据通信的两个航海船只2、3和两个航海信标4、5的航海无线电数据通信系统。然而，本领域技术人员将理解，实际的航海无线电数据通信系统可以包括任何数量的应用有相应无线电设备的航海船只和信标。
海事或航海无线电数据通信系统1包括布置在航海船只(例如，第一船舶2和第二船舶3)上的作为无线电基站(RBS)操作的广域网(WAN)无线电数据通信设备6、7和布置在航海信标4、5上的作为用户设备(UE)操作的无线电数据通信设备8、9。
航海船只2、3上的WAN无线电数据通信设备6、7可以操作大规模物联网(IoT)无线电接入网络(RAN)(MIoT RAN)或MIoT小区、节点或服务器。例如，根据长期演进(LTE)技术的演进型通用移动电信系统(UMTS)陆地无线电接入(E-UTRA)网络(E-UTRAN)节点(也被称为演进型节点B、eNodeB或eNB)，或者其他WAN无线电数据通信技术。
MIoT小区无线电数据通信设备6、7可以具有作为LTE小区的高达几千米(例如，15千米)的服务范围，这可以通过MIoT无线电接入技术(RAT)容易地获得。MIoT小区无线电数据通信设备6、7还可以包括覆盖增强，以便使其范围更宽并且因此可由许多带宽减小的无线电通信设备接入。
航海船只2、3还分别包括机载用户设备(UE)10、11，其可操作地通过有线或无线方式连接12、13到相应航海船只2、3的WAN无线电数据通信设备6、7。
航海信标4、5可以是例如固定到海底或湖底以发信号通知在海底或水29中的附近危险物体的地理上固定的信标(例如，浮标型信标4)，或者是布置在小型海洋船只(例如，游艇、渔船或皮艇等)的桅杆上或甲板处的地理上非固定的或移动的信标设备(例如，船舶型信标5)。这样的船只的尺寸相对于包括WAN无线电数据通信设备6、7的航海船只2、3的尺寸而言较小。
部署在航海信标4、5上的无线电数据通信设备8、9可以由MI调制解调器来实现。即，例如，地理上固定的航海信标4可以利用窄带IoT(NB-IoT)调制解调器来实现，而移动航海信标5可以包括LTEUE M1类(CAT-M1)调制解调器。
当没有E-RAB(演进型UTRAN无线电接入承载)时，NB-IoT设备使用DoNAS(非接入层上数据)连接类型在MI RAN中操作。M1类设备也在MI RAN中工作，但是建立了E-RAB。
部署在位于世界范围内的水域29中的航海船只2、3上的WAN无线电数据通信设备6、7形成国际洲际无线电接入网络，并且连接到部署在海岸某处的基于陆地的核心网络(CN)15。
例如，CN 15可以由航海船只2、3的WAN无线电数据通信设备6、7经由机载卫星无线电数据通信设备16、17、连接22到CN 15的陆基卫星无线电数据通信设备21、以及卫星通信网络20来接入14。航海船只2、3的卫星无线电数据通信设备16、17通过有线或无线方式可操作地连接18、19到相应船只2、3的机载WAN无线电数据通信设备6、7。
CN 15可以根据任何核心网络通信技术进行操作，并且例如包括归属订户服务器(HSS)或用户数据管理(UDM)功能或服务器(统一由附图标记23表示)。地理上固定的航海信标4和移动航海信标5均向CN 15的服务器23注册其国际移动订户身份(IMSI)注册。移动航海信标5还可以例如具有在服务器23中注册的统一资源标识符(URI)。
信息数据库25可以在本地或远程地与CN 15连接24，其提供地理上固定的航海信标4相关的详细信息，例如身份信息、地理坐标和流域名称、最近的港口或港湾的名称(如果有的话)、以及由相应的地理上固定的航海信标4指示的危险的类型或名称。移动航海信标5也可以将信息和身份数据存储在信息数据库25中。
存储在信息数据库25中的数据项的示例的非限制性列表包括：地理上固定的北方基本浮标；地理上固定的黄色浮标；地理上固定的安全水域；地理上固定的航行轨道右侧；地理上固定的航行轨道左侧；地理上固定的渔网位置；地理上移动的航海信标的类型，例如诸如帆船、摩托艇、划艇、皮艇等的小型船只。
在下文中，将参考图1以及图2至图6描述部署在航海船只2、3和航海信标4、5上的无线电数据通信设备6、7、8、9之间的数据交换方法。
图2以流程图的形式示出了根据本公开的实施例的由应用在航海船只2、3上的WAN无线电数据通信设备6、7进行数据交换的方法40。在本说明书的流程图类型的图中，假设步骤的顺序是从图的顶部进行到其底部。
航海船只2、3上的WAN无线电数据通信设备6、7例如以与WAN无线电数据通信设备6、7的物理小区身份(PCI)相对应的随机接入(RA)序列(例如，Zadoff-Chu序列)的形式发送无线电资源分配信息，以通告可由航海船只2、3接入的无线电接入资源的可用性。
在步骤41，“接收无线电接入冲突信息”，第一航海船只2上的WAN无线电数据通信设备6接收无线电接入冲突信息，其指示在由WAN无线电数据通信设备6提供的WAN无线电接入资源和由应用在第二航海船只3上的WAN无线电通信设备7提供或操作的无线电接入资源之间存在冲突。该无线电接入冲突信息由布置在第一航海船只2上的无线电数据通信设备10在接收到由应用在第二航海船只3上的无线电数据通信设备7发送的无线电资源分配信息(如图1中箭头26示意性所示)时提供。
具体地，在航海船只2、3上作为UE操作的无线电数据通信设备10、11不断地操作用于从其通信邻域中的其他航海船只接收26、27无线电资源分配信息(例如，RA序列)。当第一船舶2上的无线电数据通信设备10、11接收到26由第二航海船只3的WAN无线电数据通信设备7发送的与由航海船只2自身的WAN无线电数据通信设备6提供的相同的无线电资源分配信息(例如，RA序列)时，无线电数据通信设备10随后通知第一航海船只2上的WAN无线电数据通信设备6存在无线电接入资源的冲突或可能的冲突。
接下来，在步骤42，“向核心网络报告无线电接入冲突信息”，第一航海船只2上的WAN无线电数据通信设备6向陆地CN 15报告或通知航海船只2、3之间的无线电接入资源冲突。
最初，CN 15分配供应用在航海船只2、3上的WAN无线电数据通信设备6、7操作的相应WAN无线电接入资源。在接收到无线电接入资源冲突的报告之后，CN 15可以核查来自船舶2、3上的全球定位系统(GPS)的测量并且跟踪船舶2、3的位置和速度。基于船舶2、3的位置和速度以及最初分配的无线电接入资源，CN 15可以为WAN无线电数据通信设备6、7之一或两者重新配置无线电接入资源。
例如，由第一航海船只2提供的MIoT小区可以向CN 15发送消息，其通知CN 15无线电接入资源的冲突，即，船舶2、3使用相同的RA序列。CN 15可以选择为两个船舶2、3中的较快者的MIoT小区重新配置独有且不同的RA序列集合以供其提供无线电通信服务。
如果船舶2、3的速度没有显著差异，则CN 15可以选择任一船舶来改变其RA序列。还可能没有足够的无线电接入资源供每个船舶操作独有的无线电接入资源。在这种情况下，例如，CN 15将经由连接到WAN无线电数据通信设备6、7的输入/输出(I/O)设备向船舶的用户发送对话，向用户警示当前位置的高交通流量以及迫切需要对周围环境进行光学观测。
在步骤43，“从核心网络接收无线电资源分配信息”，第一航海船只2上的WAN无线电数据通信设备6经由卫星通信网络20、21、22和卫星无线电数据通信设备16从CN 15接收关于将由WAN无线电数据通信设备6使用的无线电接入资源的无线电资源分配信息，以用于解决无线电接入资源冲突。接收到的信息可以是这样的：第一航海船只上的WAN无线电数据通信设备6可以保持操作当前的无线电接入资源或必须改变到其他无线电接入资源。
本领域技术人员将理解，在第二航海船只3上作为UE操作的无线电数据通信设备11同样可以向CN 15传送冲突信息，并且第二航海船只3上的WAN无线电数据通信设备7也可以从CN 15接收更新的无线电接入资源信息。
当第一航海船只和第二航海船只2、3上的WAN无线电数据通信设备6、7现在在不同的无线电接入资源上操作时，在步骤44，“建立与处于操作位置的航海信标的无线电数据通信设备的无线电数据通信链路”，当航海信标4、5的无线电数据通信设备8、9处于操作位置并且当然处于航海船只2、3的通信邻域中(即，在其通信范围内)时，可以基于相应的WAN无线电接入资源信息在WAN无线电数据通信设备6、7与一个或多个航海信标4、5上的无线电数据通信设备8、9之间建立无线电通信链路28或29和/或30或31。参见图1。稍后将参考航海信标的操作来描述航海信标4、5的用于建立无线电通信链路的操作位置。
用于在WAN无线电数据通信设备6与航海信标4、5上的无线电数据通信设备8、9之间建立无线电通信链路28、30的连接、会话或附接过程可以包括RBS 6与UE 8、9之间的用于验证所连接的航海信标4、5的IMSI(国际移动订户身份)的质询响应过程。
航海船只2上的RBS 6可以使用固定航海信标4的经验证的IMSI经由与CN 15的卫星无线电数据通信设备网络16、20、21、22通过核查信息数据库25来获取关于由航海信标4提供或测量的可能危险、警告或其他信息的详细信息。
对于具有在CN 15的服务器23中注册的URI的移动航海信标5，当已经建立了E-RAB时，该URI还可以用于在信息数据库19中搜索与该URI相对应的信息或危险标识。
对于诸如浮标之类的地理上固定的航海信标4，由航海船只2、3上的WAN无线电数据通信设备6、7提供的MIoT小区可以经由质询响应执行与应用于航海信标4处的MI调制解调器的短时附接，并且通过向航海信标4的MI调制解调器发送认证响应来结束该过程。无需为传输许可非接入层上数据(DoNAS)资源。
如果航海船只2应该保持与航海信标4的连接以用于更新航海信标4的地理位置或用于其他目的，则RBS 6向作为UE操作的无线电数据通信设备8发送认证响应并且许可DoNAS资源。
随着无线电通信链路28、29和/或30、31的建立，WAN无线电数据通信没备6、7还可以通过将WAN无线电数据通信设备6、7作为RBS操作以定位航海信标4、5的无线电数据通信设备8、9来获取航海信标的地理位置。
如果航海船只2、3配备有可以在诸如屏幕(未示出)之类的显示设备上显示船舶的地理位置和航行路线的电子导航系统，则获取航海信标4、5的地理位置一次就足够了。所获取的航海信标4、5的位置可以保留在航海船只2的显示设备上，其显示由每个航海信标4、5指示的可能危险或警告或其他信息的类型和位置。
在获知由航海信标4、5指示的信息之后，第一航海船只2可以通过在第一航海船只2上的WAN无线电数据通信设备6与一个或多个另外的或第二航海船只3上的WAN无线电数据通信设备7之间建立直接的无线电数据通信链路32而容易地向该至少一个另外的或第二航海船只3传递警告。参见图1。根据彼此通信的航海船只2、3的无线电设备的处理能力，在它们之间交换的数据可以包括由连接到第一航海船只2的相应航海信标4、5指示的危险、警告或其他信息相关的位置、类型和其他有用信息。
航海船只2上的WAN无线电数据通信设备6还可以向应用在其靠近的移动航海信标5上的无线电数据通信设备9传递警告或其他信息。如上所述，移动航海信标5可以安装在相对较小的船上并且在数据传输容量和/或无线电传输功率或范围方面可能具有有限的无线电通信能力。
例如，作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备6可以将所有连接的航海信标4或5上的无线电数据通信设备8、9的标识列表维护特定时间段(例如，10-30分钟)。通过添加新连接的无线电数据通信设备8、9和在其不再处于RBS 6的服务区域中时(例如，在断开之后超过15分钟)移除断开的无线电数据通信设备而不断地更新该列表。
航海船只2、3处的WAN无线电数据通信设备6、7可以被布置为将在距航海信标4、5几千米的距离处接收到的警告信息或其他信息(包括发现时间、每个固定信标4和移动信标5的类型和位置)发送给所有连接的移动航海信标5，使得移动信标5还获悉周围的环境。
该信息可以经由在航海船只2或3上的WAN无线电数据通信设备6或7之间建立的无线电数据通信链路28或29从航海船只2、3发送到移动航海信标5。然而，WAN无线电数据通信设备6、7还可以在所涉及的航海信标4、5之间建立直接的辅链路，使得可以在航海信标4、5之间交换信息，而无需第一航海船只2上的WAN无线电数据通信设备6充当中继站，如图1中双箭头33所示。例如，在3GPP TS 36.213V15.5.0(2019-03)中公开了辅链路相关的UE过程。
上面描述了例如具有连接到航海信标上的无线电数据通信设备的WAN无线电数据通信设备的航海船只通知其他航海船只和移动航海信标在航海船只附近存在固定和/或移动航海信标。然而，也存在多个航海船只位于移动航海信标附近的可能性。在这种情况下，有利的是，每个航海船只都知晓移动航海信标的存在，使得大型或较大型船只可以避开包括移动信标5的小型或较小型船。
图3以流程图的形式示出了根据本公开的实施例的将通信链路从连接到移动航海信标5的第一航海船只2上的WAN无线电数据通信设备6切换到另一航海船只3上的WAN无线电数据通信设备7的切换过程50。
在步骤51，“检测到新船只？”，当移动航海信标5的无线电数据通信设备9从另一航海船只3上的WAN无线电数据通信设备7接收到可用无线电接入资源信息的指示(例如，RA序列)时，移动航海信标5的无线电数据通信设备9确定新船只(即，新RBS)正在靠近。
基于该确定，在移动航海信标上作为UE操作的无线电数据通信设备9向当前连接的第一航海船只2上的WAN无线电数据通信设备6发送用于将数据通信链路切换到应用在另一航海船只3上的WAN无线电数据通信设备7的请求。
例如，移动航海信标5的无线电数据通信设备9可以将靠近的航海船只3的WAN无线电数据通信设备7的标识添加到连接的船只列表中。移动航海信标5维护它从其接收可用无线电接入资源信息的指示的航海船只的WAN无线电数据通信设备的列表。通过添加新检测到的WAN无线电数据通信设备的标识和移除移动航海信标5不再处于其覆盖范围内的WAN无线电数据通信没备的标识而不断地更新该列表。例如由步骤53所示，“保持航海船只的WAN无线电数据通信设备的标识列表”。
航海信标5可以维护该信标5在过去的一段时间内(例如，先前的15分钟期间)从其接收到RA序列的航海船只的WAN无线电数据通信设备6、7的列表。
在相应的WAN无线电数据通信设备对无线电数据通信设备9变为非活动状态之后(即，在无线电数据通信设备9不再从其接收到RA序列之后)，可以在一段时间(例如，1-10分钟)后移除标识。
在步骤53，“接收切换请求”，第一航海船只2上的WAN无线电数据通信设备6从移动航海信标5上的无线电数据通信设备9接收用于将无线电通信链路28切换到新检测到的正在靠近的另一航海船只3上的WAN无线电数据通信设备7的请求。
然后，在步骤54，“执行切换”，第一航海船只2上的WAN无线电数据通信设备6执行无线电通信链路28的向另一航海船只3上的WAN无线电数据通信设备7的切换。
切换可以是由第一航海船只2上的WAN无线电数据通信设备6执行的S1切换，其允许在下一船舶3上的WAN无线电数据通信设备7(其标识在由移动航海信标5维护的列表上是下一个)与移动航海信标5上的无线电数据通信设备9之间建立通信链路29。
当列表上有多于两个的船舶时，以轮询方式向列表上的每个船舶执行切换。每个切换请求可能被延迟一段时间，例如1—2秒。
应当理解，也可以从移动航海信标4发起切换，例如当应用于航海信标4处的NB-IoT调制解调器8从第二航海船只3的RBS接收到RA序列时。例如，为了向多个船舶提供强制重新连接，可以关掉按时机传输，而当列表上的船舶数量变为1时，可以开启按时机传输。
图4以流程图的形式示出了根据本公开的实施例的由应用在航海信标上的无线电数据通信设备进行数据交换的方法60。
在使用中，布置在航海信标4、5上的无线电数据通信设备8、9以监听模式操作，以用于从在航海船只2、3上作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备6、7接收WAN无线电接入资源(例如，RA序列)的可用性的指示。
在步骤61，“接收WAN无线电接入资源的可用性的指示”，当航海信标4、5上的无线电数据通信设备8、9从航海船只2、3上的WAN无线电数据通信设备6、7接收到RA序列时，这些RA序列被解释为由航海船只2、3提供的WAN无线电接入资源的可用性的指示。
之后，在步骤62，“接收航海信标处于用于建立无线电通信链路的操作位置”，航海信标4、5上的无线电数据通信设备8、9从应用于航海信标4、5处的操作位置检测设备接收航海信标4、5处于用于建立无线电通信链路的操作位置。
在实施例中，当航海信标4、5上的无线电数据通信设备8、9从航海船只2、3上的WAN无线电数据通信设备6、7接收到作为无线电资源的可用性指示的RA序列时，航海信标4、5的操作位置检测设备开始例如通过测量航海信标4、5的海拔高度来确定信标是否处于操作位置。在例如1-2分钟的时间段期间周期性地执行海拔高度测量，例如每0.1或0.2秒一次。
操作位置检测设备可以包括内置在航海信标4、5中的全球定位系统(GPS)模块或等同物。使用GPS，可以根据所测量的航海信标的地理位置来确定海拔高度。在可替代的实施例中，例如，当航海信标4、5配备有基于声纳的操作位置检测设备时，可以根据相对于海底的声纳测量来确定信标海拔高度。
所确定的海拔高度用于计算参考海拔高度，例如平均浪高。图5示出了根据本公开的实施例的计算参考海拔高度的方法70，图6示意性地示出了波浪起伏的水29中的航海信标4。
在步骤71，“搜索最高海拔高度”，从多个测量中确定海拔高度H，即，所执行的测量中的最高海拔高度。然后，在步骤72，“搜索最低海拔高度”，确定海拔高度L，即，所执行的测量中的最低海拔高度。此后，在步骤73，“基于最高和最低海拔高度确定平均浪高”，计算平均浪高或振幅A，其被定义为最高和最低海拔高度之间的差的一半A＝(H-L)/2。然后，例如，通过最大海拔高度H减少平均浪高A或通过最小海拔高度L增加平均浪高A来计算参考海拔高度R。
在操作中，将由其操作位置检测设备确定的航海信标的瞬时海拔高度与当前参考海拔高度进行比较。如果航海信标的瞬时海拔高度超过高于参考海拔高度R的阈值T，比方说当前海拔高度比参考海拔高度R高出平均浪高A的大约50％或更多，则认为航海信标的无线电数据通信设备处于其用于建立与航海船只2的WAN无线电数据通信设备6和/或航海船只3的WAN无线电数据通信设备7的无线电数据通信链路30或31(以可能建立的为准)的操作位置，以用于从信标向航海船只发送数据，或反之亦然。
利用上述基于海拔高度测量或位置测量以及平均浪高对航海信标的操作位置的计算，确立了航海信标仅当信标(例如，地理固定信标4)处于波浪的顶部处或附近时才向航海船只发送数据，如图6示意性所示。在该图中，附图标记34表示操作位置，其中信标4处于用于通过无线电链路发送数据的地理或物理位置，而附图标记35指示非发送信标4，即，不处于操作位置的信标。
应当理解，在操作位置34，将数据成功地从信标4发送到船只2、3的概率高于信标4的位置35。通过仅从处于其操作位置的信标4发送，信标4的无线电通信设备仅当数据交换成功的概率高时才消耗稀缺的传输能量，并且不会有能量因从处于难以获得具有足够数据传输质量的连接的位置的信标发送而被浪费。
当从航海船只的WAN无线电数据通信设备接收到无线电接入资源的指示时，航海信标继续周期性地提供信标海拔高度。在停止接收这样的指示(例如，RA序列)之后，航海信标的操作位置检测设备可以在一定时间段(比方说1-15分钟)内保持测量，然后可以停止确定海拔高度。
在由航海信标的无线电数据通信设备建立连接之前，再次核查在预定时间段内(比方说在确定航海信标处于操作位置(例如，当前海拔高度在阈值海拔高度处或高于阈值海拔高度)之前的少于10-15分钟内)是否接收到WAN无线电接入资源的可用性指示。如果回答是肯定的，则确定航海信标4处于其操作位置并且可以建立与航海船只的RBS无线电数据通信设备的无线电链路，即，航海船只仍然在通信范围内。
应当理解，例如，由航海信标进行的海拔高度测量和浪高计算也可以用于通知航海船只恶劣的水况。
图7示意性地示出了被布置为根据本公开的方法操作的航海船只2机载的无线电数据通信设备80，其例如包括卫星无线电数据通信设备16和广域网(WAN)无线电数据通信设备6。
航海船只WAN无线电数据通信设备6被布置为作为无线电基站(RBS)操作(即，提供无线电网络接入功能)，以用于向应用在航海信标4、5上的作为用户设备(UE)8、9操作的无线电数据通信设备提供无线电接入并且与之进行数据交换。
航海船只WAN无线电数据通信设备6通过有线或无线连接18可操作地连接到卫星无线电数据通信设备16的卫星发射机/接收机(Sat.Tx/Rx)无线电收发机设备90。无线电收发机设备90通过无线电卫星天线91、中间无线电卫星通信网络20和陆基无线电卫星数据通信设备21可操作地连接到陆地核心数据通信网络CN 15。无线电卫星数据通信设备16的操作是本领域技术人员公知的。
在所示的实施例中，航海船只WAN无线电数据通信设备6包括连接到无线电天线82的无线电收发机设备Tx/Rx 81、处理器或一个或多个处理设备83(例如，微处理器(μP)设备)、数据和计算机程序存储器或存储装置84、以及数据输入/输出(I/O)设备85。
设备81-85通过中央数据交换总线86连接，以用于进行信令和内容数据的相互内部交换以及用于使用连接到数据总线86的相应有线或短距离无线操作数据接口88和89与卫星无线电收发机90和经由连接12(参见图1)与航海船只2、3上可用的用户设备(UE)10进行外部数据交换。应当注意，UE 10和WAN无线电数据通信设备6还可以经由可经由无线电天线82和无线电收发机81操作的连接12交换数据，而I/O设备85可以附加地或替代地从WAN无线电数据通信设备6外部连接。
可选地，航海船只2的通信设备80可以包括地理位置检测设备93，其经由有线或短距离无线操作数据接口92和数据总线86可操作地连接到WAN无线电数据通信设备6，该地理位置检测设备93被布置用于进行位置检测测量以确立航海船只的地理位置，例如全球定位系统(GPS)。为了本公开的目的，还可以使用航海船只的机载位置检测设备。
为了完整性起见，无线电卫星收发机90、WAN无线电数据通信设备6和GPS设备93由电源95供电96、97、98。
WAN无线电数据通信设备6被布置为作为无线电基站(RBS)操作，以用于在一个或多个处理设备83和存储在计算机可读存储器或存储装置84上的计算机程序代码87(例如，当由至少一个处理设备83执行时)的控制下根据本公开如上所述地向应用在航海信标上的作为UE操作的无线电数据通信设备8、9提供无线电接入。附图标记94指示应用在与之建立无线电数据通信链路30、31的航海信标4、5上的无线电数据通信设备8、9的标识列表。
在示例性实施例中，WAN无线电数据通信设备6被布置为操作大规模物联网(MIoT)小区。
图8示意性地示出了被布置为根据本公开的方法操作的航海信标4，其包括无线电数据通信设备8、信标操作位置检测设备110和电源114。
无线电数据通信设备8被布置为作为用户设备(UE)操作，以用于接入由应用在航海船只上的作为无线电基站(RBS)操作的WAN无线电数据通信设备6、7提供的无线电接入资源。
在所示的实施例中，无线电数据通信设备8包括连接到无线电天线102的无线电收发机设备Tx/Rx 101、处理器或一个或多个处理设备103(例如，微处理器(μP)设备)、数据和计算机程序存储器或存储装置104、以及数据输入/输出(I/O)设备105。
设备101-105通过中央数据交换总线106连接，以用于进行信令和内容数据的相互内部交换以及用于经由数据接口109与信标操作位置检测设备110和经由数据接口111与一个或多个传感器和/或其他测量设备112进行外部数据交换。传感器和/或其他测量设备112(如果可用的话)可以被布置用于测量气象参数(例如，水和环境空气温度、日照时数、环境气压)以及与水质、信标4的地理位置等有关的其他参数。数据接口109和111例如可以是有线和短距离无线操作接口。
航海信标4的操作位置检测设备110被布置用于确定信标处于由无线电数据通信设备8建立无线电通信链路的操作位置。在所示的实施例中，操作位置检测设备110包括内置在航海信标4中的全球定位系统(GPS)模块或等同物。
当在海上或水上移动时，根据所测量的航海信标的地理位置计算航海信标的海拔高度。例如，这些计算可以由操作位置检测设备110本身提供的处理设备执行，或者由处理器或一个或多个处理设备103执行。在可替代的实施例中，例如，航海信标可以配备有基于声纳的操作位置检测设备以用于根据相对于海底的声纳测量来确定信标海拔高度。
无线电数据通信设备8、信标操作位置检测设备110和传感器112由诸如电池之类的机载电源114供电115、116。如前所述，航海设备(例如，在海上工作的地理固定信标或浮标4)的电能是稀缺的。尽管本公开提供了航海信标的高能效通信操作(其特征可以简而言之为“按时机传输”)，但是图8所示的航海信标4设置有连接到电池114的电能生成设备117、118和119以用于对其进行充电。
在所示的实施例中，电池电力由感应电源117、基于惯性的电源118和太阳能电源119中的一个或多个提供。感应电源117和基于惯性的电源118(例如，包括基于飞轮的发电机)均通过由航海信标4在水中工作时的运动引起的线性或旋转运动而生成电能。以这种方式，预期航海信标将在不需要更换能量存储设备的情况下保持长时间运行。
航海信标无线电数据通信设备8被布置为作为UE操作，以用于在一个或多个处理设备103和存储在计算机可读存储器或存储装置104上的计算机程序代码107(例如，当由至少一个处理设备103执行时)的控制下根据本公开如上所述地接入应用在航海船只2、3上的作为RBS操作的WAN无线电数据通信设备6、7。附图标记108表示可用于无线电数据通信的应用在航海船只2、3上的WAN无线电数据通信设备6、7的标识列表。
应当理解，移动信标5(例如，小船等)的通信设备可以具有与以上关于移动航海信标4所示的相同的构造，然而，例如，可以由信标本身的机载电源来提供电力。
例如，航海信标无线电数据通信设备可以被布置为在地理上固定的航海信标的示例性实施例中操作窄带IoT(NB-IoT)UE设备，或者在地理上非固定的航海信标的情况下操作长期演进(LTE)M1类UE设备。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的公开内容时可以理解和实现所公开的示例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中所述的多个项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的单纯事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以存储/分布在合适的介质(例如，与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质)上，但是也可以以其他形式分布，例如经由因特网或其他有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制其范围。
本公开不限于以上公开的示例，并且可以由本领域技术人员在不必应用创造性技术的情况下在所附权利要求书中公开的本公开范围之外进行修改和改进。

Claims (17)

1.一种由应用在多个航海船只上的作为无线电基站RBS操作的广域网WAN无线电数据通信设备进行数据交换的方法，用于向应用在至少一个航海信标上的作为用户设备UE操作的无线电数据通信设备提供无线电接入，所述WAN无线电数据通信设备被布置用于与应用在同一航海船只上的作为UE操作的无线电数据通信设备进行数据交换以及用于与陆地核心数据通信网络进行数据交换，所述方法包括：
-由应用在第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备从应用在所述第一航海船只上的作为UE操作的所述无线电数据通信设备接收与应用在第二航海船只上的WAN无线电通信设备有关的无线电接入冲突信息，应用在所述第二航海船只上的所述WAN无线电通信设备所操作的WAN无线电接入资源与由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电通信设备操作的WAN无线电接入资源冲突；
-由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备向所述陆地核心数据通信网络报告所述无线电接入资源冲突信息；
-由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备从所述陆地核心数据通信网络接收用于由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备操作WAN无线电接入资源的无线电资源分配信息；以及
-由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备基于用于操作WAN无线电接入资源的所述信息建立与应用在处于其操作位置的至少一个航海信标上的无线电数据通信设备的无线电数据通信链路。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备建立与应用在至少一个另外的航海船只上的WAN无线电数据通信设备的无线电数据通信链路，以用于在应用在所述第一航海船只和所述至少一个另外的航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备之间交换数据。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备将与之建立无线电数据通信链路的、应用在航海信标上的无线电数据通信设备的标识列表保持预定的时间段。
4.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备建立用于在应用在所述至少一个航海信标上的无线电数据通信设备与应用在至少一个地理上非固定的另外的航海信标上的无线电数据通信设备之间交换数据的至少一个另外的无线电数据通信链路，具体地，其中，所述至少一个另外的无线电数据通信链路是辅链路。
5.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
-由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备从应用在所述至少一个航海信标上的所述无线电数据通信设备接收用于将所述无线电数据通信链路切换到应用在另一航海船只上的WAN无线电数据通信设备的请求；以及
-由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备执行所述无线电数据通信链路向应用在所述另一航海船只上的WAN无线电数据通信设备的切换。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，应用在所述多个航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备从所述陆地核心数据通信网络接收用于由应用在所述多个船只上的所述WAN无线电数据通信设备操作WAN无线电接入资源的相应初始WAN无线电资源分配信息，其中，在无线电接入资源冲突的情况下用于由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备操作WAN无线电接入资源的所述无线电资源分配信息是基于所述第一航海船只和所述第二航海船只的相应初始WAN无线电接入资源和实际状态信息来确定的。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述陆地核心数据通信网络包括能够由应用在航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备访问的数据存储设备，所述数据存储设备存储与航海信标有关的数据，所述方法还包括：由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备访问所述数据存储设备以用于交换与所述至少一个航海信标有关的数据。
8.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：由应用在所述第一航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备通过所述至少一个航海信标的无线电数据通信设备来更新与所述至少一个航海信标有关的数据。
9.一种由应用在航海信标上的作为用户设备UE操作的无线电数据通信设备进行数据交换的方法，用于接入由应用在航海船只上的作为无线电基站RBS操作的广域网WAN无线电数据通信设备提供的WAN无线电接入资源，所述方法包括：
-由应用在所述航海信标上的所述无线电数据通信设备从应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备接收WAN无线电接入资源的可用性的指示；
-由应用在所述航海信标上的所述无线电数据通信设备从所述航海信标的操作位置检测设备接收所述航海信标处于用于建立无线电数据通信链路的操作位置的指示；以及
-由应用在所述航海信标上的所述无线电数据通信设备基于所述WAN无线电接入资源建立与所述航海船只的所述WAN无线电数据通信设备的无线电数据通信链路，
其中所述方法还包括：
-由应用在所述航海信标上的所述无线电数据通信设备将能够用于无线电数据通信的应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备的标识列表保持预定的第一时间段；
-在预定的第二时间段之后，由应用在所述航海信标上的所述无线电数据通信设备断开与应用在所述航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备的无线电数据通信链路；以及
-由应用在所述航海信标上的所述无线电数据通信设备根据所述标识列表基于轮询来建立与应用在至少一个另外的航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备的相应无线电数据通信链路。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述航海信标的用于通过其无线电数据通信设备建立无线电数据通信链路的所述操作位置通过以下步骤来确定：
-由所述航海信标的所述操作位置检测设备周期性地确定所述航海信标的海拔高度；
-由所述航海信标的所述操作位置检测设备基于所述周期性地确定的所述航海信标的海拔高度计算参考海拔高度；以及
-当所述航海信标的当前海拔高度超过高于所述参考海拔高度的阈值时，由所述航海信标的所述操作位置检测设备确定所述航海信标的所述无线电数据通信设备处于操作位置。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括以下至少之一：当在接收到所述航海信标处于用于建立无线电数据通信链路的操作位置的所述指示之前的预定的第三时间段内接收到WAN无线电接入资源的可用性的所述指示时建立所述无线电数据通信链路；以及在停止由应用在所述航海信标上的所述无线电数据通信设备接收WAN无线电接入资源的可用性的所述指示之后停止由所述操作位置检测设备对所述航海信标的海拔高度的所述周期性地确定。
12.一种航海船只广域网WAN无线电数据通信设备，其被布置为作为无线电基站RBS操作，用于向应用在至少一个航海信标上的作为用户设备UE操作的无线电数据通信设备提供无线电接入，所述WAN无线电数据通信设备被布置用于与应用在同一航海船只上的作为UE操作的无线电数据通信设备进行数据交换以及用于与陆地核心数据通信网络进行数据交换，所述航海船只WAN无线电数据通信设备包括收发机设备和处理设备，被布置用于：
-由所述收发机设备从在第一航海船只上的作为UE操作的所述无线电数据通信设备接收与第二航海船只的WAN无线电通信设备有关的无线电接入冲突信息，所述第二航海船只的所述WAN无线电通信设备所操作的WAN无线电接入资源与由所述第一航海船只的所述WAN无线电通信设备操作的WAN无线电接入资源冲突；
-由所述收发机设备向所述陆地核心数据通信网络报告所述无线电接入冲突信息；
-由所述收发机设备从所述陆地核心数据通信网络接收用于由所述第一航海船只的所述WAN无线电数据通信设备操作WAN无线电资源分配资源的信息；以及
-由所述处理设备基于用于操作WAN无线电接入资源的所述信息建立与处于其操作位置的至少一个航海信标的无线电数据通信设备的无线电数据通信链路。
13.根据权利要求12所述的航海船只广域网WAN无线电数据通信设备，其中，所述航海船只WAN无线电数据通信设备被布置为操作大规模物联网MIoT小区。
14.一种航海信标无线电数据通信设备，其被布置为作为用户设备UE操作，用于接入由应用在航海船只上的作为无线电基站RBS操作的广域网WAN无线电数据通信设备提供的WAN无线电接入资源，所述航海信标无线电数据通信设备包括收发机设备、处理设备和用于与操作位置检测设备通信的接口，所述航海信标无线电数据通信设备被布置用于：
-由所述收发机设备从应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备接收WAN无线电接入资源的可用性的指示；
-由所述处理设备从所述操作位置检测设备接收所述收发机设备处于用于建立无线电数据通信链路的操作位置；
-由所述收发机设备基于所述WAN无线电接入资源建立与应用在所述航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备的无线电数据通信链路；
-由应用在所述航海信标上的所述无线电数据通信设备将能够用于无线电数据通信的应用在航海船只上的WAN无线电数据通信设备的标识列表保持预定的第一时间段；
-在预定的第二时间段之后，由应用在所述航海信标上的所述无线电数据通信设备断开与应用在所述航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备的无线电数据通信链路；以及
-由应用在所述航海信标上的所述无线电数据通信设备根据所述标识列表基于轮询来建立与应用在至少一个另外的航海船只上的所述WAN无线电数据通信设备的相应无线电数据通信链路。
15.根据权利要求14所述的航海信标无线电数据通信设备，其中，所述航海信标无线电数据通信设备是以下至少之一：操作窄带IoT NB-IoT UE设备的地理上固定的航海信标和操作长期演进LTE M1类UE设备的地理上非固定的航海信标。
16.一种在计算机可读介质，存储有程序代码，所述程序代码当由航海船只广域网WAN无线电数据通信设备的至少一个处理设备执行时使所述至少一个处理设备执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
17.一种计算机可读介质，存储有程序代码，所述程序代码当由航海信标无线电数据通信设备的至少一个处理设备执行时使所述至少一个处理设备执行根据权利要求9至11中任一项所述的方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11889412B2 (en) * 2019-06-17 2024-01-30 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method of and radio data communication equipment for data exchange with nautical vessels and nautical beacons

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104285457A (zh) * 2012-05-15 2015-01-14 瑞典爱立信有限公司 网络协助的设备至设备(d2d)通信的信标管理
CN104854926A (zh) * 2012-09-26 2015-08-19 黑莓有限公司 无线通信系统中针对设备间通信的发射功率调整

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2001252489A1 (en) * 2000-04-14 2001-10-30 Stratos Global Limited Mobile telephony with a fixed network forwarding calls to a movable network in an active state
US6414629B1 (en) 2001-04-19 2002-07-02 Tektrack, Llc Tracking device
US7737840B2 (en) * 2006-04-10 2010-06-15 The Boeing Company Container security system
KR20130074901A (ko) 2011-12-27 2013-07-05 한국전자통신연구원 해상 통신 시스템 및 방법
US20130201316A1 (en) * 2012-01-09 2013-08-08 May Patents Ltd. System and method for server based control
US9084241B2 (en) * 2012-05-21 2015-07-14 Qualcomm Incorporated Methods and apparatus for determining available resources for D2D communications
CN106797552B (zh) * 2014-10-03 2020-07-31 瑞典爱立信有限公司 用于d2d操作的发射器和/或接收器确定
US20160150450A1 (en) 2014-11-26 2016-05-26 Qualcomm Incorporated Cell selection for devices with asymmetry between uplink and downlink communications
US20160173322A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 The Boeing Company Methodology for re-establishing communication, navigation, and power links in a marine environment
US10038489B2 (en) * 2017-01-05 2018-07-31 Ceva D.S.P. Ltd. System and method for adaptive demodulation of cellular device communications
US10756863B2 (en) * 2018-05-11 2020-08-25 At&T Intellectual Property I, L.P. Transmitting reference signals in 5G or other next generation communication systems
US11381981B2 (en) * 2019-01-31 2022-07-05 Qualcomm Incorporated Listen-before-talk schemes for directional communications
US11889412B2 (en) * 2019-06-17 2024-01-30 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method of and radio data communication equipment for data exchange with nautical vessels and nautical beacons

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104285457A (zh) * 2012-05-15 2015-01-14 瑞典爱立信有限公司 网络协助的设备至设备(d2d)通信的信标管理
CN104854926A (zh) * 2012-09-26 2015-08-19 黑莓有限公司 无线通信系统中针对设备间通信的发射功率调整

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