现代渔业低成本宽带卫星通信装备技术研究和应用

现代渔业低成本宽带卫星通信装备技术研究和应用

张春林

浙江凡双科技有限公司 浙江 杭州 310000

伴随国家多项重大战略的推进,中国作为海洋大国的地位与作用愈发凸显。我们志在建设覆盖全球的“21世纪海上丝绸之路”,与“一带一路”沿线国家开展互联互通,也正加快促进海洋经济的数字化、智能化转型。迫切需要低成本海洋宽带双向卫星数据通信装备技术，建立一个高速度、大容量、多媒体宽带数据传输网络，以实现海陆信息互联，使用户可以在海上任何时间、任何地点以声音、数据、图像或影像等多媒体方式相互传递信息。

1、研究低成本海洋宽带卫星双向数据通信装备技术，研制开发具有自主知识产权的低成本宽带卫星通讯装备和相关系统软件，建立海陆互联宽带通信网络，加快推进新一代信息技术（物联网、大数据、云计算等）在现代海洋渔业的广泛应用，实现渔船视频监控、快速传输和应用开发提供支撑，尤其为解决渔业资源合理开发、海产品交易、智慧渔船研发，以及陆上管理部门对渔业安全生产监管等方面的迫切需求提供保障。

近年我国渔船碰撞事故时有发生,如钓鱼岛附近海域。以舟山为例,09-14年6年就发生83起事故,奪走了122条宝贵生命,其中118位是我们的渔民同胞。每想到遇难者离世时的无奈和家人的悲痛,我都倍感心疼。这些不幸事件给生计来自海上的渔民朋友带来深重打击,也让家属耿耿于怀。它阻碍渔村稳定发展,影响百姓渔业收入。造成这些事故的原因，一方面是由于风浪、大雾等恶劣海况引起的，另一方面则是由于船舶之间无法及时的联络沟通造成的。当事故发生时，由于通信的不畅，导致管理部门无法及时有效的实施救援而造成更加严重的后果。因此建设适应海洋特点的现代海洋渔业通信平台，搭建起了渔船与陆地、渔船与渔船之间有效沟通的桥梁，及时接收海洋气象信息，确保了渔船的安全作业、航行。同时，实现陆地管理部门对海洋渔业生产的有效监控，预防及救援出现重大安全生产事故。

2、研究低成本海洋宽带卫星双向数据通信装备技术，建立海上卫星宽带网络，实现海上民用互联网业务服务，解决我国海上2000多万作业渔民对互联网业务的迫切需求。

现有互联网覆盖有限,无法满足偏远地区特别是海上的通信需求。国内还没有成熟的低成本海上宽带卫星通信解决方案,不能为这些用户提供经济实惠的上网服务。目前民用领域的海洋卫星通信和导航设备主要依赖进口,自主研发和应用十分缺乏,使用费用繁杂高昂。这严重制约了海洋经济的数字化进程。国内渔船主要采用短波电台和海事卫星电话通信，它们虽然能够满足基本通话需求，但是由于短波电台存在不稳定的情况，且只能在电台间进行通话，而海事卫星电话费用高昂（每分钟话费1.8~6元），只有在紧急情况下才使用。现有卫星宽带互联网通道更是昂贵，流量费高达30万/Mbps/年，终端设备需要15~30万/端。海员及渔民每年在海上工作时间长达8个月或者更长，工作之余就是睡觉，没有互联网，没有网上社交，与陆地比较，互联网是他们的刚需。

3、研发低成本海洋卫星通信技术,建立覆盖亚非欧的海上宽带网络,将极大促进“一带一路”国家间的交流合作。这张海上“信息丝绸之路”将推动政策沟通,建立畅通管道,实现多领域合作。商品和服务可更便捷流通;资金和人才可更顺畅流动。“一带一路”国家将在经贸、文化、科技等领域牵手携手、密切协作,共创发展新局面。这张覆盖亚非欧的海上宽带通信网络,将成为新时代“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”的重要基石,为各国交流合作提供关键保障。

4、研究低成本海洋宽带卫星通信装备技术应用，建立海上卫星宽带网络，有利于实践舟山“智慧舟山，智慧海洋”战略，提高海洋权益保障能力。

随着海洋经济的开发，周边各国海洋资源侵犯事件时有发生。维护海权，保证渔业安全成为当前海洋经济发展过程中亟待解决的重要问题。从终端、个人应用，运营服务，政府监管三个维度，立足国产多媒体卫星双向通信产品和北斗导航通信终端，打造立体化的海洋经济信息服务网络，实现海上信息网“无盲区”覆盖，突破卫星应用领域系统性、整体性应用的制约，提升海洋监控、监管和远洋救助能力，有助于维护国家主权和海洋经济安全。

为降低海洋卫星通信设备的成本,开展“低成本海洋宽带卫星通信装备技术”的研究与应用示范,这对扩大这种装备的应用范围有重要意义。核心工作是针对Ku波段通信卫星,研发小型化、成本低廉的船载卫星基站,实现船舶双向通信。建立海陆互联宽带通信网络，实现海上信息网“无盲区”覆盖，填补我国在此领域的应用空白，为智慧东海建设提供支撑，推进“21世纪海上丝绸之路建设”、“一带一路”战略实施，以及“互联网+”在海洋领域的应用。符合国家海洋开发战略需求，也符合“面向现代渔业与航海安全的信息化装备技术与应用示范专项重点领域指南”要求。

一、小型化船载卫星双向动中通无线接入基站研究与开发。

针对Ku波段卫星，研制小型化船载卫星双向动中通无线接入基站。重点研制开发动中通卫星自动跟踪技术，卫星调制解调技术，2x2 MIMO 技术，实现了海陆互联网接入、IP电话业务、视频传输业务，以及船载无线WIFI接入业务。其中，动中通卫星自动跟踪技术是公司独有，拥有自主知识产权，采用旋转单脉冲跟踪技术，跟踪精度高，邻星干扰低，对惯导系统要求很低，可大幅度降低系统成本。卫星调制解调技术采用iDirect系统的星状+网状功能，实现部分小站的网状单跳直接通信，节省了带宽，而且保障了实时业务（如话音、视频）的通信质量。2x2 MIMO采用双天线同时传输和接收两个数据流，从而有效地使吞吐量倍增，确保了更快的下载时间。支持 11a/n 和 11b/g/n 双频并发 WIFI 技术，整机最高可达下行 10Mbps、上行 500Kbps，可提供更快的船舶无线上网和更大的无线覆盖范围。

小型化船载卫星双向动中通关键技术主要有旋转单脉冲跟踪控制技术，通过单脉冲跟踪实现系统高精度跟踪，增强抗干扰能力；产品小型化多功能综合集成技术，通过该技术实现产品适用于普通渔船安装，满足用户多。

二、网管系统的开发。

基于研发网络设备综合管理系统，实现集中配置自动跟踪系统、卫星调制解调器和WIFI设备的远程管理。通过卫星线路对远端站进行软件升级，配置更改。同时提供强大的功能帮助用户进行网络设备性能分析、流量监控（IP 层、卫星层），全面监视全网设备的运行状态、性能指标，以使用户掌控全网设备的运行。

设备综合网络管理技术是降低产品维护成本，方便用户使用的关键，本项目将基于iDirect系统和WLAN控制器研发综合网络管理系统，实现对网络设备远程维护和管理。

三、用户流量计费系统应用。

针对不同类型的渔船在海洋中的作业区域不同，使用通信数据流量的需求也就各不相同，因而需要开发出针对信息性质不同、数据量不同的用户流量计费系统，实现对WIFI下每个用户的实时流量进行计费，实现用户流量落单、分检、计量；与用户业务管理平台对接，实现用户停开机触发、流量产品订购等功能。

由于卫星宽带租用费用相对陆地通讯费用高，需要针对信息性质不同、数据量不同的用户流量设计计费算法，实现对每个用户使用WIFI实时流量进行计费，这是推广运营管理的关键。

四、专门开发出一套与之适用的APP系统，满足用户一键认证上网，海陆手机语音直拨，卫星数据流量包及电话业务的订购及代购，实现渔业管理部门消息推送功能。通过对异构系统互联技术深入研究，研发用户业务管理平台，实现陆地通信服务运营商业务系统、卫星系统无缝集成，解决海陆互联技术。

五、用户业务管理平台。开发用户业务管理平台，基于JAVA+PHP技术开发用户一键认证上网，海陆手机语音直拨，海洋流量包及海洋电话的订购及代购业务系统。实现用户APP账户认证管理、充值管理、业务统计管理、消息推送管理。并与基础通信服务运营商业务系统、卫星系统无缝集成。

三、主要创新点

（一）主要创新点：通过自主开发卫星宽带通信技术,渔船可以接入快速稳定的卫星宽带网络,与陆地实现语音通话、文件传输、视频会议等应用。这极大地方便了渔船人员与陆地的通信联络,信息交换与查询。是实现渔船数字化、信息化的重要步骤。大幅度降低卫星宽带通信费用，具有大范围应用推广价值，填补我国海洋互联网宽带业务普遍应用的空白。首创小型化低成本船载卫星双向动中通无线接入基站用户流量计费统计技术。

（二）实现目标：以集聚优秀科技资源，建设海洋卫星通信运营基地（总部、主基站、系统）、海洋卫星通信产业应用基地（海洋大数据、互联网+海防、船只的设备运营管理、电子商务、互联网、鱼货交易、渔业、海洋管理）、海洋卫星通信产业制造基地，运营基地。推动系统民用化与相关应用产品研发，并通过示范推广，打造一个具有自主知识产权、不断创新的海洋卫星宽带通信创新应用产业链。

面向2万多艘渔船推广安装系统，建立起应用示范系统，为广大渔民提供如下服务：

（1）设备可实现数据传送、语音通信、视频通信功能。

（2）流量收费标准低至1元每兆，海洋电话收费低至0.8元每分钟。

（3）视频通信清晰度可达720P。

（4）宽带上行可达500Kbps，下行可达到10Mbps，能满足较高要求通信要求。