智能航運(yùn)船岸通信和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸處理的設(shè)計(jì)

秦 婧，張 俊

（北京中交通信科技有限公司，北京 100011）

智能航運(yùn)船岸通信和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸處理的設(shè)計(jì)

秦 婧，張 俊

（北京中交通信科技有限公司，北京 100011）

在智能航運(yùn)系統(tǒng)發(fā)展中，船岸通信和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸處理是重要的環(huán)節(jié)，也是制約智能航運(yùn)技術(shù)深入應(yīng)用發(fā)展的關(guān)鍵因素。本文介紹了一種基于陸地移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的船岸通信和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸處理的技術(shù)方案，重點(diǎn)討論了多種模式船岸融合通信和數(shù)據(jù)處理傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

智能航運(yùn)；船岸通信；數(shù)據(jù)處理；數(shù)據(jù)傳輸

1 引言

隨著國(guó)家綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通（四個(gè)交通）快速推進(jìn)和發(fā)展，智能航運(yùn)也成了行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域。智能航運(yùn)是以信息化、智能化為牽引，推動(dòng)現(xiàn)代信息技術(shù)和通信技術(shù)與航運(yùn)管理、航運(yùn)安全和航運(yùn)服務(wù)的全面融合，實(shí)現(xiàn)航運(yùn)船舶調(diào)度管理和航運(yùn)服務(wù)組織的智能化，提升效率、質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。在智能航運(yùn)的推進(jìn)中，船舶的信息化在新造船中已經(jīng)得到了很大的提升，實(shí)現(xiàn)了基于總線技術(shù)的船舶航行控制設(shè)備、船舶機(jī)艙重要設(shè)備的集中控制管理和信息展示，建設(shè)了船舶內(nèi)部的寬帶通信網(wǎng)絡(luò)和信息化系統(tǒng)；與此同時(shí)，許多航運(yùn)企業(yè)也建設(shè)了岸端的船舶航運(yùn)管理的信息化系統(tǒng)。但是受船岸通信和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和通信費(fèi)開(kāi)銷的制約，航運(yùn)企業(yè)期望出現(xiàn)具有較低使用成本和較好技術(shù)性能的船岸通信和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)船端和岸端信息化平臺(tái)的對(duì)接，支撐智能航運(yùn)的快速發(fā)展。

圖1 智能航運(yùn)信息化系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

智能航運(yùn)信息化系統(tǒng)的總體架構(gòu)可分為企業(yè)船舶監(jiān)控調(diào)度中心平臺(tái)、通信和信息傳輸處理系統(tǒng)、船端通信網(wǎng)絡(luò)和信息化系統(tǒng)三部分。智能航運(yùn)信息化系統(tǒng)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1 系統(tǒng)的通信傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

智能航運(yùn)信息化系統(tǒng)中通信和信息傳輸主要依靠陸地移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)保障。移動(dòng)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)包括海事衛(wèi)星通信和VSAT衛(wèi)星通信。系統(tǒng)通信和信息傳輸網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中包括三種應(yīng)用場(chǎng)景：一是在船舶抵港時(shí)，主用陸地3G/4G網(wǎng)絡(luò)；二是在已安裝VSAT設(shè)備的船舶上優(yōu)先使用VSAT提供的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，VSAT不能使用時(shí)自動(dòng)切換到海事衛(wèi)星模式；三是使用海事衛(wèi)星通信提供的通信網(wǎng)絡(luò)，包括四代星的FBB業(yè)務(wù)和五代星的GX寬帶業(yè)務(wù)，也可以使用海事衛(wèi)星MINC與M2M終端的數(shù)據(jù)報(bào)業(yè)務(wù)作為補(bǔ)充備份。三種通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用如圖2所示。

圖2 三種通信網(wǎng)絡(luò)用于船岸通信和數(shù)據(jù)傳輸

圖3 船舶通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

2.2 船舶通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

在運(yùn)用陸地移動(dòng)通信、海事衛(wèi)星通信和VSAT等三種網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)上，智能航運(yùn)信息化系統(tǒng)中用于船岸通信的船舶通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖3所示。

（1）船岸通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)

船舶通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計(jì)應(yīng)用了陸地移動(dòng)3G/4G網(wǎng)絡(luò)的通信終端、海事衛(wèi)星M in C報(bào)文通信終端、海事衛(wèi)星M2M移動(dòng)應(yīng)用終端、海事衛(wèi)星Fleet Broadband寬帶通信終端、海事衛(wèi)星五代星GX終端和VSAT衛(wèi)星通信終端。根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需要，通過(guò)船舶融合通信信息處理服務(wù)器調(diào)度使用各類通信設(shè)備。

（2）船舶融合通信信息處理服務(wù)器

船舶融合通信信息處理服務(wù)器簡(jiǎn)稱通信服務(wù)器，它根據(jù)業(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)狀況，按照經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、可靠性的策略動(dòng)態(tài)調(diào)整不同通信設(shè)備提供的網(wǎng)絡(luò)資源，為船舶應(yīng)用降低通信費(fèi)用。船舶通信服務(wù)器同時(shí)能夠管控船員通信的業(yè)務(wù)量，能夠?qū)珓?wù)通信的資費(fèi)應(yīng)用提醒和警示，可以設(shè)置策略，管控海事衛(wèi)星大數(shù)據(jù)流量問(wèn)題的發(fā)生。船舶融合通信信息處理服務(wù)器設(shè)計(jì)上，設(shè)置能夠區(qū)分航行公務(wù)通信和船員通信服務(wù)策略，航行公務(wù)通信具有更高的優(yōu)先等級(jí)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的船舶融合通信信息處理服務(wù)器具有同時(shí)或單獨(dú)應(yīng)用陸地移動(dòng)通信的3G/4G網(wǎng)絡(luò)、海事衛(wèi)星GX通信網(wǎng)絡(luò)、海事衛(wèi)星FBB四代星通信網(wǎng)絡(luò)、VSAT通信網(wǎng)絡(luò)等通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的功能；系統(tǒng)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的策略設(shè)置，選擇最符合用戶期望的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)通信手段，也可以通過(guò)手動(dòng)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)使用通信網(wǎng)絡(luò)的控制。

3 系統(tǒng)的主要功能設(shè)計(jì)

3.1 通信流量管控

系統(tǒng)依據(jù)通信業(yè)務(wù)類型，可以為不同的業(yè)務(wù)分配使用不同模式衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流量，通過(guò)流量提醒、流量預(yù)警、流量限制等措施管控流量開(kāi)銷，為用戶控制通信費(fèi)用開(kāi)銷。

通信流量管控的關(guān)鍵點(diǎn)是保障暢通性和經(jīng)濟(jì)性。暢通性是指必須準(zhǔn)確判斷通信網(wǎng)絡(luò)的工作狀況，確保通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫切換和隨時(shí)隨地通信暢通；經(jīng)濟(jì)性是指必須確保通信在滿足應(yīng)用需要的條件下，控制通信成本風(fēng)險(xiǎn)，控制無(wú)效的通信大流量開(kāi)銷。

3.2 工況采集信息處理和傳輸

船舶的航行數(shù)據(jù)、駕駛臺(tái)數(shù)據(jù)和船艙數(shù)據(jù)，具有采集節(jié)點(diǎn)多、頻次高、數(shù)據(jù)總量大、數(shù)據(jù)格式多、接口標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的特點(diǎn)，因此，船舶工況數(shù)據(jù)的采集和處理是依據(jù)參數(shù)配置，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化的數(shù)據(jù)變換處理、數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)壓縮，在船端存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)信息。依據(jù)數(shù)據(jù)總量控制和關(guān)鍵數(shù)據(jù)不丟失的原則，并根據(jù)岸端的業(yè)務(wù)請(qǐng)求和參數(shù)配置，將必要和重要設(shè)備的運(yùn)行變化的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)桨抖藨?yīng)用系統(tǒng)。工況采集信息處理和傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)如圖4所示。

3.3 船舶公務(wù)通信和船員通信

在港口、碼頭停靠時(shí)，船舶的公務(wù)通信和船員的個(gè)人通信能夠通過(guò)陸地移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)方便的實(shí)現(xiàn)。在VSAT通信區(qū)域使用的時(shí)候，由于VSAT可以提供高達(dá)5M的船岸通信網(wǎng)絡(luò)帶寬，基本可以保障公務(wù)通信和船員的個(gè)人通信。在陸地移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和VSAT通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法保障的區(qū)域，海事衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)是必然的選擇。海事衛(wèi)星船舶公務(wù)和個(gè)人通信的應(yīng)用設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖4 工況采集信息處理和傳輸設(shè)計(jì)圖

圖5 海事衛(wèi)星的船舶公務(wù)和個(gè)人通信應(yīng)用設(shè)計(jì)圖

船員可以使用電腦或智能手機(jī)，通過(guò)船舶的Wi-Fi通信網(wǎng)絡(luò)連接船端的海事衛(wèi)星設(shè)備，通過(guò)海事衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)連接到北京海事衛(wèi)星地面站的數(shù)據(jù)服務(wù)中心，借助數(shù)據(jù)服務(wù)中心平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與岸端互聯(lián)網(wǎng)用戶電腦或智能手機(jī)的實(shí)時(shí)消息、語(yǔ)音和圖片等通信應(yīng)用。數(shù)據(jù)服務(wù)中心平臺(tái)依據(jù)登錄服務(wù)的賬戶號(hào)碼識(shí)別公務(wù)通信和個(gè)人通信，公務(wù)通信具有更高的優(yōu)先級(jí)。數(shù)據(jù)服務(wù)中心平臺(tái)為用戶提供應(yīng)用業(yè)務(wù)類型和業(yè)務(wù)量的控制接口，船舶企業(yè)可以管控船員個(gè)人通信，在保障船員福利通信應(yīng)用的同時(shí)，管控通信費(fèi)用開(kāi)銷。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著四個(gè)交通的快速推進(jìn)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，智能航運(yùn)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。提升船岸通信和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸處理能力，打通船岸信息化系統(tǒng)對(duì)接的通信管道，是今后一段時(shí)期內(nèi)智能航運(yùn)需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題。依托陸地互聯(lián)網(wǎng)、海事衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、VSAT網(wǎng)絡(luò)的融合通信管道，通過(guò)船端的信息采集、清洗及壓縮處理后，降低船端到岸端的無(wú)效信息傳輸量，對(duì)于推動(dòng)船舶企業(yè)提升船岸信息化系統(tǒng)對(duì)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(xiàn)標(biāo)示碼：A

1672-7274（2015）08-0035-04