[发明专利]用于海上Ad hoc组网通信的控制系统、方法、终端

说明书

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种用于海上Ad hoc组网通信的控制系统、方法、终端，使用GIS系统进行统一授时，达到全网时间同步；本发明通过分簇结构组网，正常工作时，利用系统的低速通信模块进行网络维护，利用高速通信模块承担网络业务通信。高速通信模块异常或繁忙时，可以使用低速通信模块实现应急的短报文、AIS和语音通信。高速通信模块工作在400MHz至600MHz，便于通信系统向军民两用方向升级，通信速率可达100Mbps；低速通信模块工作在30MHz左右的渔用通信频段，通信速率最高为800Kbps；硬件支持亚毫秒级定时，满足基于高精度TDMA的路由协议的时隙分配需求，软件部分搭载无线Ad hoc网络协议栈，用于分簇结构的Ad hoc网络组网。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种用于海上Ad hoc组网通信的控制系统、方法、终端。

背景技术

我国海域辽阔，是水产品生产和贸易大国。随着我国渔业的发展，渔业无线通信显得越来越重要，保障海上作业的安全、加强渔船管理、提高通讯速率等成为海上通信系统开发的关键。由于渔业生产的特点，船只移动速度相对缓慢，网络拓扑变化慢，与GPS定位系统相结合，定位信息准确。海洋渔船通信存在的主要问题是当大量渔船聚集作业时，不可能为每一渔船用户分配一个独立的信道，造成通信网络内信号拥塞，信息不能及时传达，通信质量受到严重影响。

当前，我国广泛应用的海洋通信系统主要包括海上无线通信系统、海洋卫星通信系统和基于陆地蜂窝网络的岸基移动通信系统。它们共同构成一个基本实现海洋全覆盖的通信网络。该系统能够保障近海、远海和远洋的船舶-海岸、船舶-船舶的日常通信。海洋卫星通信系统最突出的优点是通信距离较远，但卫星通信的应用成本较为昂贵，且通信带宽受限，而我国陆地公共移动通信系统发展完善，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，最大的不足就是覆盖的沿岸海域范围太小，因此，将陆地通信网络拓展到近海海洋的关键难点是如何提高其覆盖范围。因此，解决上述问题的技术核心是将自组网络技术与渔船作业特点相结合，建立适用于海上渔船无线自组织网络，更好地为近海作业的渔船提供可靠保障的通信服务。Ad Hoc(点对点)网络是自组织、多跳的宽带无线分布式网络，具有快速部署、易于拓展、快速自愈等特点。而现今的无线网络不仅要有较高传输速率和较大网络容量，还要求覆盖范围广、传输可靠性高和可扩展性强等。为了应对这些需求，Ad Hoc网络还有着诸多问题等待解决。虽然Ad hoc网络非常适合应用在近海渔船间的通信场景中，但目前并没有被广泛使用。这使得很多相关的研究，尤其是海上渔用Ad hoc网络的研究大多停留在仿真阶段。因此，为了促进海上渔用Adhoc网络的应用，搭建一个通用的渔用综合通信平台进行Ad hoc组网成为亟待完成的任务。

传统的渔用电台工作在30MHz左右的频段，渔船单跳范围大但数据传输速率较低，由于带宽需求越来越大，因此需要添加高速通信功能。考虑到渔船在海上对位置信息的依赖程度较高，渔用的通信平台有必要装载GIS功能。在这个基础上，实现渔用Ad hoc网络时可以引入位置信息进行节点的管理。除此之外，越来越多的Ad hoc网络协议设计需要高精度的定时信息，因此亚毫秒级的精确定时也是这类通信平台的主要需求之一。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：传统的渔用电台工作在30MHz左右的频段，渔船单跳范围大但数据传输速率较低，且单跳范围不能满足当前通信距离的需求。

解决以上问题及缺陷的难度为：

(1)传统渔用通信系统工作在30MHz的超短波频段，频谱拥挤，很难提高通信速率。

(2)海上渔用单跳通信距离受限于地球曲率半径和天线高度，一般不超100km，且难以建立固定基站或者中转站，不能满足广大海域远距离用户间的通信需求。

解决以上问题及缺陷的意义为：

(1)提升渔用电台的通信速率，可以丰富海上作业人员的日常生活。