CN114286457B - 融合vdes、北斗三号、4g/5g网络的船载终端多模式通信方法 - Google Patents
融合vdes、北斗三号、4g/5g网络的船载终端多模式通信方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种融合VDES、北斗三号、4G/5G网络的船载终端多模式通信方法，包括：S1、接收由船载MKD传输的交互数据，并对所述交互数据进行检测，当检测到用户指令中指定通信链路则执行S2，否则执行S3；S2、根据待发信息紧急程度和待发信息重要程度分配待发信息优先级，获取优先级排序结果，基于优先级排序通过指定链路发送信息，执行S5；S3、根据待发信息紧急程度和待发信息重要程度分配待发信息优先级，获取优先级排序结果；S4、基于优先级排序结果和待发信息大小由VDES通信链路、北斗三号通信链路以及4G/5G通信链路中择一发送信息，执行S5；S5、进入下一个通信周期。本发明能够根据网络状态和发送信息特征自动选择最佳网络链路进行信息收发。
Description
技术领域
本发明涉及海上融合通信技术领域，具体而言，尤其涉及一种融合VDES、北斗三号、4G/5G网络的船载终端多模式通信方法。
背景技术
甚高频数据交换系统(VHF Date Exchange System，以下简称：VDES)作为海上第三代通信系统正在推广应用，VDES包含AIS、ASM和VDE三个信道，其中VDE信道通信速率达到307.2bps。VDES可覆盖近海离岸30～50海里范围，能实现船-船、船-岸之间通信。北斗三号卫星导航系统目前已经进入全面推广应用阶段，除传统的导航、定位、授时功能外，还可向中国及其周边地区提供不大于14000bps的区域短报文服务。4G/5G通信可提供移动基站覆盖范围内的语音、短信和高速上网服务，一般单基站覆盖范围不超过10km。上述三个系统在覆盖范围各有不同，通信速率差异极大，使用场景各有侧重。为了使用上述网络，需要在船上配备各自独立的通信终端。不同的通信终端在船上使用时，需要船员来判断传输信息的类型、网络覆盖范围等状态，然后再选择相对应的设备进行信息收发，这不仅增加了船员操作复杂度，降低了通信效率，还增加了船舶航行风险。
发明内容
根据上述提出的模型训练过程中容易造成隐私泄露的技术问题，而提供一种联邦学习模型聚合方法及装置。本发明通过在各个客户端进行模型训练以及数据交互时均采用加密手段，而非直接利用各个客户端的原始数据进行计算，从而避免了数据泄露，保护了各个客户端的隐私安全。
本发明采用的技术手段如下：
一种融合VDES、北斗三号、4G/5G网络的船载终端多模式通信方法，所述船载终端包括船载MKD、融合通信终端、VHF天线、北斗三号天线以及4G/5G天线；
所述融合通信终端包括智能控制模块、VDES模块、北斗三号模块、4G/5G模块以及电源模块，所述智能控制模块的第一通信端口连接VDES模块，所述VDES模块连接VHF天线；所述智能控制模块的第二通信端口连接北斗三号模块，所述北斗三号模块连接北斗三号模块天线；所述智能控制模块的第三通信端口连接4G/5G模块，所述4G/5G模块连接4G/5G模块天线；所述智能控制模块的数据交互端口连接船载MKD；
所述多模式通信方法包括以下步骤：
S1、所述融合通信终端接收由船载MKD传输的交互数据，并对所述交互数据进行检测，检测内容包括待发信息大小、待发信息优先级、待发信息传输目的地以及用户指令，其中所述待发信息优先级包括代表该信息与生命相关的高优先级、代表该信息与船舶安全相关的中优先级以及代表该信息为一般业务信息的低优先级，所述用户指令包括是否指定通信链路，当检测到用户指令中指定通信链路则执行S2，否则执行S3；
S2、根据待发信息优先级获取信息播发排序结果，基于优先级排序通过指定链路发送信息，执行S5；
S3、根据待发信息优先级获取信息播发排序结果；
S4、基于优先级排序结果和待发信息大小由VDES通信链路、北斗三号通信链路以及4G/5G通信链路中择一发送信息，执行S5；
S5、进入下一个通信周期。
进一步地，S2中基于优先级排序通过指定链路发送信息，包括：
S201、获取待发信息；
S202、监测用户指定通信链路的可用状态；
S203、若用户指定通信链路不可用，则存储待发信息，返回S201；
S204、若用户指定通信链路可用，则在用户指定通信链路发送待发信息，具体对于高优先级信息，在发送信息的同时备份存储该高优先级信息，若发送不成功则重复发送直至发送成功，发送成功后清除备份信息。
进一步地，S4中基于优先级排序结果和待发信息大小由VDES通信链路、北斗三号通信链路以及4G/5G通信链路中择一发送信息，包括：
S401、获取待发信息；
S402、监测VDES通信链路、北斗三号通信链路以及4G/5G通信链路的可用状态；
S403、若所有通信链路均不可用，则存储待发信息，返回S401；
S404、若仅存在一条可用的通信链路，则根据待发信息的优先级排序结果进行以下发送处理：
a.对于高优先级信息，在发送信息的同时备份存储该高优先级信息，若发送不成功则重复发送直至发送成功，发送成功后清除备份信息，
b.对于中优先级信息和低优先级信息，根据待发信息大小与预设阈值的比较结果，采取相应发送方式；
S405、若存在一条以上可用的通信链路，则根据待发信息的优先级排序结果进行以下发送处理：
a.对于高优先级信息，在所有可用通信链路上均发送该信息，同时备份存储该高优先级信息，若发送不成功则重复发送直至发送成功，发送成功后清除备份信息，
b.对于中优先级信息和低优先级信息，根据待发信息大小与预设阈值的比较结果，采取相应发送方式。
进一步地，S404中对于中优先级信息和低优先级信息，根据待发信息大小与预设阈值的比较结果，采取相应发送方式，包括：
当待发信息大小T≥α时，若可用的通信链路为4G/5G链路，则发送该信息，否则存储该信息，待4G/5G链路可用时再发送；
对于待发信息大小满足β＜T＜α时，若可用的通信链路为4G/5G或VDES链路，则发送该信息，否则存储该信息，待4G/5G或VDES链路可用时再发送；
对于待发信息大小T≤β时，直接发送该信息，其中α和β分别为信息大小控制阈值，满足α＞β＞0，T为待发信息大小。
进一步地，S405中对于中优先级信息和低优先级信息，根据待发信息大小与预设阈值的比较结果，采取相应发送方式，包括：
当待发信息大小T≥α时，若可用的通信链路存在4G/5G通信链路，则利用4G/5G通信链路发送该信息，否则存储该信息，待可用的通信链路中存在4G/5G链路时再发送；
对于待发信息大小满足β＜T＜α时，若可用的通信链路同时存在4G/5G和VDES链路，则比较4G/5G链路和VDES链路的通信质量，选择通信质量最优的通信链路发送信息，否则若存在可用的4G/5G链路，则用4G/5G链路发送信息，若存在可用的VDES链路，则用VDES链路发送信息；
对于待发信息大小T≤β时，比较可用通信链路的通信质量，选择通信质量最优的通信链路发送信息，其中α和β分别为信息大小控制阈值，满足α＞β＞0，T为待发信息大小。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种融合VDES、北斗三号、4G/5G网络的船载终端多模式通信方法，具有用户指定链路模式和智能优选链路模式两种模式，用户指定链路模式是根据用户指令中指定的通信链路发送信息，智能优选链路模式是在用户不指定通信链路情况下由系统智能优选通信链路发送信息。其中智能优选链路模式下根据网络状态和发送信息特征自动选择最佳网络链路进行信息收发，增强了覆盖近、中、远海不同场景应用的通信能力，同时提高了通信效率和可靠性，极大降低了船员操作的复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明融合VDES、北斗、4G/5G的船载终端结构示意图。
图2为本发明融合通信终端的智能控制模块信息发送流程图。
图3为本发明用户指定链路时的信息发送控制流程图。
图4为本发明智能优选链路时的信息发送控制流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种融合VDES、北斗三号、4G/5G网络的船载终端多模式通信方法，其中的船载终端如图1所示，主要包括船载MKD(最小键盘和显示单元，Minimum KeyboardDisplay Unit)、融合通信终端、VHF天线、北斗三号天线以及4G/5G天线。
具体来说，船载MKD与融合通信终端的数据交互端口相连接。船载MKD为用户提供信息输入和信息输出显示。融合通信终端完成链路监测、信息发送和接收控制、链路择优选择、信号处理、信息处理、网络协议处理，具体包括智能控制模块、VDES模块、北斗三号模块、4G/5G模块以及电源模块，其中电源模块与智能控制模块、VDES模块、北斗三号模块和4G/5G模块相连接。电源模块将外部的直流电源或者交流电源隔离变换后输出，为各模块供电。
智能控制模块的第一通信端口连接VDES模块，VDES模块连接VHF天线。VHF天线完成VDES无线信号的收发，包括AIS、ASM和VDE无线信号的收发。智能控制模块的第二通信端口连接北斗三号模块，北斗三号模块连接北斗三号模块天线。北斗三号天线完成导航信号的接收、短报文信号的收发。智能控制模块的第三通信端口连接4G/5G模块，所述4G/5G模块连接4G/5G模块天线。4G/5G天线完成4G、5G信号的收发。
智能控制模块用于接收船载MKD的输入信息，并对输入信息特征进行检测，检测内容包括待发信息大小、待发信息紧急程度、待发信息重要程度、待发信息传输目的地、用户指令。智能控制模块还用于对待发信息进行优先级排队，周期监测VDES、北斗三号和4G/5G网络链路状态，根据网络状态、通信质量、信息大小和优先级自动选择最优网络链路发送待发信息。同时，智能控制模块还接收来自VDES模块、北斗三号模块和4G/5G模块的信息，并将信息发送至船载MKD进行显示。
VDES模块用于完成AIS、ASM和VDE的调制解调、编译码、数模转换、功率放大，输出大功率射频信号至VHF天线，同时接收北斗三号模块输出的PPS秒脉冲和定位信号。
北斗三号模块用于完成北斗导航定位信号的接收解调、导航定位信息解算、PPS秒脉冲输出以及短报文处理，输出短报文信号至北斗三号天线，输出PPS秒脉冲和定位信号至VDES模块。
4G/5G模块用于完成4G/5G信息的调制解调、编译码、数模转换、功率放大，输出信号至4G/5G天线。
如图2所示，基于上述船载终端实现的多模式通信方法包括以下步骤：
S1、所述融合通信终端接收由船载MKD传输的交互数据，并对所述交互数据进行检测，检测内容包括待发信息大小、待发信息优先级、待发信息传输目的地以及用户指令，其中所述待发信息优先级包括代表该信息与生命相关的高优先级、代表该信息与船舶安全相关的中优先级以及代表该信息为一般业务信息的低优先级，所述用户指令包括是否指定通信链路，当检测到用户指令中指定通信链路则执行S2，否则执行S3；
S2、根据待发信息紧急程度和待发信息重要程度分配待发信息优先级，其中信息的优先级分为高优先级、中优先级和低优先级，获取优先级排序结果，基于优先级排序通过指定链路发送信息，执行S5。
具体来说，设置待发信息的优先级为三个级别，分别是高优先级：人命相关信息，中优先级：安全相关信息，低优先级：一般业务信息。根据信息优先级对待发信息进行排队。如图3所示，该步骤具体包括：
S201、获取待发信息；
S202、监测用户指定通信链路的可用状态；
S203、若用户指定通信链路不可用，则存储待发信息，返回S201；
S204、若用户指定通信链路可用，则在用户指定通信链路发送待发信息，具体对于高优先级信息，在发送信息的同时备份存储该高优先级信息，若发送不成功则重复发送直至发送成功，发送成功后清除备份信息。
S3、根据待发信息紧急程度和待发信息重要程度分配待发信息优先级，其中信息的优先级分为高优先级、中优先级和低优先级，获取优先级排序结果。
具体来说，设置待发信息的优先级为三个级别，分别是高优先级：人命相关信息，中优先级：安全相关信息，低优先级：一般业务信息。根据信息优先级对待发信息进行排队。
S4、基于优先级排序结果和待发信息大小由VDES通信链路、北斗三号通信链路以及4G/5G通信链路中择一发送信息，执行S5。
具体来说，如图4所示，该步骤具体包括：
S401、获取待发信息；
S402、监测VDES通信链路、北斗三号通信链路以及4G/5G通信链路的可用状态；
S403、若所有通信链路均不可用，则存储待发信息，返回S401；
S404、若仅存在一条可用的通信链路，则根据待发信息的优先级排序结果进行以下发送处理：
a.对于高优先级信息，在发送信息的同时备份存储该高优先级信息，若发送不成功则重复发送直至发送成功，发送成功后清除备份信息，
b.对于中优先级信息和低优先级信息，根据待发信息大小与预设阈值的比较结果，采取相应发送方式。
作为本发明优选的实施方式，在本实施例中，上述采取相应发送方式包括：
当待发信息大小T≥α时，若可用的通信链路为4G/5G链路，则发送该信息，否则存储该信息，待4G/5G链路可用时再发送；
对于待发信息大小满足β＜T＜α时，若可用的通信链路为4G/5G或VDES链路，则发送该信息，否则存储该信息，待4G/5G或VDES链路可用时再发送；
对于待发信息大小T≤β时，直接发送该信息，其中α和β分别为信息大小控制阈值，满足α＞β＞0，T为待发信息大小。
S405、若存在一条以上可用的通信链路，则根据待发信息的优先级排序结果进行以下发送处理：
a.对于高优先级信息，在所有可用通信链路上均发送该信息，同时备份存储该高优先级信息，若发送不成功则重复发送直至发送成功，发送成功后清除备份信息，
b.对于中优先级信息和低优先级信息，根据待发信息大小与预设阈值的比较结果，采取相应发送方式。
作为本发明优选的实施方式，在本实施例中，上述采取相应发送方式包括：
当待发信息大小T≥α时，若可用的通信链路存在4G/5G通信链路，则利用4G/5G通信链路发送该信息，否则存储该信息，待可用的通信链路中存在4G/5G链路时再发送；
对于待发信息大小满足β＜T＜α时，若可用的通信链路同时存在4G/5G和VDES链路，则比较4G/5G链路和VDES链路的通信质量，选择通信质量最优的通信链路发送信息，否则若存在可用的4G/5G链路，则用4G/5G链路发送信息，若存在可用的VDES链路，则用VDES链路发送信息；
对于待发信息大小T≤β时，比较可用通信链路的通信质量，选择通信质量最优的通信链路发送信息，其中α和β分别为信息大小控制阈值，满足α＞β＞0，T为待发信息大小。
S5、进入下一个通信周期。
最后应说明的是：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各实施例技术方案的范围。
Claims (2)
1.一种融合VDES、北斗三号、4G/5G网络的船载终端多模式通信方法，其特征在于，所述船载终端包括船载MKD、融合通信终端、VHF天线、北斗三号天线以及4G/5G天线；
所述融合通信终端包括智能控制模块、VDES模块、北斗三号模块、4G/5G模块以及电源模块，所述智能控制模块的第一通信端口连接VDES模块，所述VDES模块连接VHF天线；所述智能控制模块的第二通信端口连接北斗三号模块，所述北斗三号模块连接北斗三号模块天线；所述智能控制模块的第三通信端口连接4G/5G模块，所述4G/5G模块连接4G/5G模块天线；所述智能控制模块的数据交互端口连接船载MKD；
所述多模式通信方法包括以下步骤：
S1、所述融合通信终端接收由船载MKD传输的交互数据，并对所述交互数据进行检测，检测内容包括待发信息大小、待发信息优先级、待发信息传输目的地以及用户指令，其中所述待发信息优先级包括代表该信息与生命相关的高优先级、代表该信息与船舶安全相关的中优先级以及代表该信息为一般业务信息的低优先级，所述用户指令包括是否指定通信链路，当检测到用户指令中指定通信链路则执行S2，否则执行S3；
S2、根据待发信息优先级获取信息播发排序结果，基于优先级排序通过指定链路发送信息，执行S5；
S3、根据待发信息优先级获取信息播发排序结果；
S4、基于优先级排序结果和待发信息大小由VDES通信链路、北斗三号通信链路以及4G/5G通信链路中择一发送信息，执行S5，
其中，基于优先级排序结果和待发信息大小由VDES通信链路、北斗三号通信链路以及4G/5G通信链路中择一发送信息具体包括：
S401、获取待发信息，
S402、监测VDES通信链路、北斗三号通信链路以及4G/5G通信链路的可用状态，
S403、若所有通信链路均不可用，则存储待发信息，返回S401，
S404、若仅存在一条可用的通信链路，则根据待发信息的优先级排序结果进行以下发送处理：
a. 对于高优先级信息，在发送信息的同时备份存储该高优先级信息，若发送不成功则重复发送直至发送成功，发送成功后清除备份信息，
b.对于中优先级信息和低优先级信息，根据待发信息大小与预设阈值的比较结果，采取相应发送方式，包括：
当待发信息大小T≥α时，若可用的通信链路为4G/5G链路，则发送该信息，否则存储该信息，待4G/5G链路可用时再发送，
对于待发信息大小满足β＜T＜α时，若可用的通信链路为4G/5G或VDES链路，则发送该信息，否则存储该信息，待4G/5G或VDES链路可用时再发送，
对于待发信息大小T≤β时，直接发送该信息，其中α和β分别为信息大小控制阈值，满足α＞β＞0，T为待发信息大小，
S405、若存在一条以上可用的通信链路，则根据待发信息的优先级排序结果进行以下发送处理：
a.对于高优先级信息，在所有可用通信链路上均发送该信息，同时备份存储该高优先级信息，若发送不成功则重复发送直至发送成功，发送成功后清除备份信息，
b.对于中优先级信息和低优先级信息，根据待发信息大小与预设阈值的比较结果，采取相应发送方式，包括：
当待发信息大小T≥α时，若可用的通信链路存在4G/5G通信链路，则利用4G/5G通信链路发送该信息，否则存储该信息，待可用的通信链路中存在4G/5G链路时再发送，
对于待发信息大小满足β＜T＜α时，若可用的通信链路同时存在4G/5G和VDES链路，则比较4G/5G链路和VDES链路的通信质量，选择通信质量最优的通信链路发送信息，否则若存在可用的4G/5G链路，则用4G/5G链路发送信息，若存在可用的VDES链路，则用VDES链路发送信息，
对于待发信息大小T≤β时，比较可用通信链路的通信质量，选择通信质量最优的通信链路发送信息，其中α和β分别为信息大小控制阈值，满足α＞β＞0，T为待发信息大小；
S5、进入下一个通信周期。
2.根据权利要求1所述的一种融合VDES、北斗三号、4G/5G网络的船载终端多模式通信方法，其特征在于，S2中基于优先级排序通过指定链路发送信息，包括：
S201、获取待发信息；
S202、监测用户指定通信链路的可用状态；
S203、若用户指定通信链路不可用，则存储待发信息，返回S201；
S204、若用户指定通信链路可用，则在用户指定通信链路发送待发信息，具体对于高优先级信息，在发送信息的同时备份存储该高优先级信息，若发送不成功则重复发送直至发送成功，发送成功后清除备份信息。
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