智能航運船岸通信和網絡數據傳輸處理的設計

秦 婧，張 俊

（北京中交通信科技有限公司，北京 100011）

智能航運船岸通信和網絡數據傳輸處理的設計

秦 婧，張 俊

（北京中交通信科技有限公司，北京 100011）

在智能航運系統發展中，船岸通信和網絡數據傳輸處理是重要的環節，也是制約智能航運技術深入應用發展的關鍵因素。本文介紹了一種基于陸地移動通信和衛星通信網絡的船岸通信和網絡數據傳輸處理的技術方案，重點討論了多種模式船岸融合通信和數據處理傳輸的設計實現。

智能航運；船岸通信；數據處理；數據傳輸

1 引言

隨著國家綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通（四個交通）快速推進和發展，智能航運也成了行業關注的重點領域。智能航運是以信息化、智能化為牽引，推動現代信息技術和通信技術與航運管理、航運安全和航運服務的全面融合，實現航運船舶調度管理和航運服務組織的智能化，提升效率、質量和實現節能環保。在智能航運的推進中，船舶的信息化在新造船中已經得到了很大的提升，實現了基于總線技術的船舶航行控制設備、船舶機艙重要設備的集中控制管理和信息展示，建設了船舶內部的寬帶通信網絡和信息化系統；與此同時，許多航運企業也建設了岸端的船舶航運管理的信息化系統。但是受船岸通信和網絡數據傳輸技術和通信費開銷的制約，航運企業期望出現具有較低使用成本和較好技術性能的船岸通信和網絡數據傳輸系統，實現船端和岸端信息化平臺的對接，支撐智能航運的快速發展。

圖1 智能航運信息化系統總體架構設計圖

2 系統的總體設計

智能航運信息化系統的總體架構可分為企業船舶監控調度中心平臺、通信和信息傳輸處理系統、船端通信網絡和信息化系統三部分。智能航運信息化系統的總體架構設計如圖1所示。

2.1 系統的通信傳輸網絡設計

智能航運信息化系統中通信和信息傳輸主要依靠陸地移動通信網絡和移動衛星通信網絡保障。移動衛星通信網絡包括海事衛星通信和VSAT衛星通信。系統通信和信息傳輸網絡在應用中包括三種應用場景：一是在船舶抵港時，主用陸地3G/4G網絡；二是在已安裝VSAT設備的船舶上優先使用VSAT提供的衛星網絡，VSAT不能使用時自動切換到海事衛星模式；三是使用海事衛星通信提供的通信網絡，包括四代星的FBB業務和五代星的GX寬帶業務，也可以使用海事衛星MINC與M2M終端的數據報業務作為補充備份。三種通信網絡的應用如圖2所示。

圖2 三種通信網絡用于船岸通信和數據傳輸

圖3 船舶通信網絡和數據傳輸系統設計圖

2.2 船舶通信網絡和數據傳輸系統

在運用陸地移動通信、海事衛星通信和VSAT等三種網絡通信的基礎上，智能航運信息化系統中用于船岸通信的船舶通信網絡和數據傳輸系統的設計如圖3所示。

（1）船岸通信設備和網絡

船舶通信設備和網絡在設計應用了陸地移動3G/4G網絡的通信終端、海事衛星M in C報文通信終端、海事衛星M2M移動應用終端、海事衛星Fleet Broadband寬帶通信終端、海事衛星五代星GX終端和VSAT衛星通信終端。根據不同的業務需要，通過船舶融合通信信息處理服務器調度使用各類通信設備。

（2）船舶融合通信信息處理服務器

船舶融合通信信息處理服務器簡稱通信服務器，它根據業務需求和網絡狀況，按照經濟性、實用性、可靠性的策略動態調整不同通信設備提供的網絡資源，為船舶應用降低通信費用。船舶通信服務器同時能夠管控船員通信的業務量，能夠對公務通信的資費應用提醒和警示，可以設置策略，管控海事衛星大數據流量問題的發生。船舶融合通信信息處理服務器設計上，設置能夠區分航行公務通信和船員通信服務策略，航行公務通信具有更高的優先等級。

系統設計的船舶融合通信信息處理服務器具有同時或單獨應用陸地移動通信的3G/4G網絡、海事衛星GX通信網絡、海事衛星FBB四代星通信網絡、VSAT通信網絡等通信網絡服務的功能；系統依據網絡的策略設置，選擇最符合用戶期望的最優網絡通信手段，也可以通過手動設置，實現不同業務使用通信網絡的控制。

3 系統的主要功能設計

3.1 通信流量管控

系統依據通信業務類型，可以為不同的業務分配使用不同模式衛星通信業務的數據流量，通過流量提醒、流量預警、流量限制等措施管控流量開銷，為用戶控制通信費用開銷。

通信流量管控的關鍵點是保障暢通性和經濟性。暢通性是指必須準確判斷通信網絡的工作狀況，確保通信網絡的無縫切換和隨時隨地通信暢通；經濟性是指必須確保通信在滿足應用需要的條件下，控制通信成本風險，控制無效的通信大流量開銷。

3.2 工況采集信息處理和傳輸

船舶的航行數據、駕駛臺數據和船艙數據，具有采集節點多、頻次高、數據總量大、數據格式多、接口標準不統一的特點，因此，船舶工況數據的采集和處理是依據參數配置，對這些數據進行歸一化的數據變換處理、數據清洗和數據壓縮，在船端存儲這些數據信息。依據數據總量控制和關鍵數據不丟失的原則，并根據岸端的業務請求和參數配置，將必要和重要設備的運行變化的數據信息傳輸到岸端應用系統。工況采集信息處理和傳輸的設計如圖4所示。

3.3 船舶公務通信和船員通信

在港口、碼頭停靠時，船舶的公務通信和船員的個人通信能夠通過陸地移動通信網絡方便的實現。在VSAT通信區域使用的時候，由于VSAT可以提供高達5M的船岸通信網絡帶寬，基本可以保障公務通信和船員的個人通信。在陸地移動通信網絡和VSAT通信網絡無法保障的區域，海事衛星通信網絡是必然的選擇。海事衛星船舶公務和個人通信的應用設計如圖5所示。

圖4 工況采集信息處理和傳輸設計圖

圖5 海事衛星的船舶公務和個人通信應用設計圖

船員可以使用電腦或智能手機，通過船舶的Wi-Fi通信網絡連接船端的海事衛星設備，通過海事衛星網絡連接到北京海事衛星地面站的數據服務中心，借助數據服務中心平臺實現與岸端互聯網用戶電腦或智能手機的實時消息、語音和圖片等通信應用。數據服務中心平臺依據登錄服務的賬戶號碼識別公務通信和個人通信，公務通信具有更高的優先級。數據服務中心平臺為用戶提供應用業務類型和業務量的控制接口，船舶企業可以管控船員個人通信，在保障船員福利通信應用的同時，管控通信費用開銷。

4 結束語

隨著四個交通的快速推進和互聯網技術的快速發展，智能航運的時代已經到來。提升船岸通信和網絡數據傳輸處理能力，打通船岸信息化系統對接的通信管道，是今后一段時期內智能航運需要解決的重點問題。依托陸地互聯網、海事衛星網絡、VSAT網絡的融合通信管道，通過船端的信息采集、清洗及壓縮處理后，降低船端到岸端的無效信息傳輸量，對于推動船舶企業提升船岸信息化系統對接具有十分重要意義。

The Design of the Intelligent Shipping Ship-Shore Communication and Network Data Transmission Processing

Qin Jing, Zhang Jun
(China Trancomm Techonlogies Co., Ltd., Beijing, 100011）

In the development of intelligent shipping transportation system, ship-shore communication and network data transmission processing are the important parts, and also the key factor to restrict the development of intelligent shipping technology. This paper introduces a technical proposal that based on land mobile communications and satellite communications network for ship-shore communication and network data transmission processing, furthermore to focus on discussing the implementation of design of variety modes of shipshore integrated communications and data processing and transmission.

the Intelligent Shipping; Ship-Shore Communication; Data Processing; DATA Transmission

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.08.010

TN927+.23，TN929.53文獻標示碼：A

1672-7274（2015）08-0035-04