专利名称：一种海上宽带无线通信系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种海上宽带无线通信系统，属于无线通信技术领域。
背景技术：
海上宽带无线通信的需求促进了海上宽带无线通信的发展，从目前的情况来看，海上宽带无线通信的应用可以分为三种类型第一类，海岛与大陆架之间的宽带无线通信，通信两端的设备是固定不动的，这种设备主要是为了满足海岛上居民对各种网络通信的需求。第二类，近岸与移动船只之间的无线通信，近岸设备固定在靠近海的山顶，移动船只为大型船只，天线架设高度均比较大，这类设备主要是满足这些大型船只对宽带无线通信的需求；第三类，移动船只之间的宽带无线通信，用来传输图像、话音及其它数据。 针对上述两类应用，目前国内已经有较成熟的通信设备，在工程应用上也比较成熟，而针对第三类需求的通信设备还不多见，工程应用也遇到很多困难。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种海上宽带无线通信系统，该系统能够实现海面移动船只之间的宽带无线通信，解决现有通信系统在海面船只之间使用时通信带宽窄，通信距离短及通信链路不稳定(船体晃动)等问题。本发明的海上宽带无线通信系统，包括一个中心站和一个或一个以上移动站；中心站和移动站分别安装在不同的船只上。所述中心站和移动站的结构相同，均包括天线、室外单元、室内单元和网络交换机；其中室外单元布置在船只的甲板或桅杆处，位于天线附近；室内单元位于船舱内；天线通过射频电缆与室外单元连接；室外单元分别通过数据线和电源线与室内单元连接，其中室内单元通过电源线为室外单元供电，通过数据线与室外单元进行数据交换；室内单元与网络交换机相连；所述移动站中的网络交换机含路由器的功能。所述天线为收发一体的全向天线，能够接收或发射无线电波的频段为430MHz 860MHz ο所述中心站向移动站发射设定频段的无线电波，同时接收各个移动站的无线电波。所述天线由两根性能完全相同的单根天线组成V型结构；天线的增益为8-10db，垂直方向的波瓣角10° -15° ;单根天线与竖直方向的夹角为7° -10°。所述移动站发射无线电波的中心频点能够在2-6个发射频点之间切换。所述中心站和移动站中分别设置内网，三个内网相对独立；室内单元通过网络交换机连接内网。有益效果(I)本系统中中心站天线和移动站天线的发射和接收频率在430MHz 860MHz频段内，该频段内的无线电波有一定的绕射能力，在海面上传输受水蒸气不均匀性影响路径损失值相对较小，使电磁信号可以传输较远的距离，从而能够满足海面特殊环境下远距离和宽带传输的要求；本发明的无线通信系统的通讯距离能够大于11海里。(2)中心站天线和移动站天线均采用收发一体的全向天线，且由两根性能相同的天线组成V字 型，可以抵抗海面风浪摇摆，保证通信链路的稳定性。(3)在选择天线时，一般天线的增益越大越好，但增益增大会导致天线垂直方向的波瓣角减小，而影响天线的覆盖范围，为了使天线的增益和垂直方向的波瓣角有良好的匹配，符合海上远距离和宽带传输的要求，本发明中的天线选用增益为8-10db，垂直方向的波瓣角10° -15°，从而保证在增益大的同时天线的接收范围也符合海上使用要求。(4)由于选用垂直方向波瓣角10° -15°的天线，为保证在船只摇摆的情况下，仍能正常通信，本发明V字型天线中单根天线与竖直方向的夹角为7° -10°。(5)增加移动站中滤波器的数量，可使移动站的中心频点在不同发射频点之间切换(通过切换滤波器来实现)，当移动站在某一个频点不能正常通信时，切换到另一个可用的频点，通过收发频点的冗余性来实现可靠通信。(6)在系统中的各通信端(指中心站和两个移动站)中分别设置内网，三个内网相对独立，之间无任何IP设置关联限制，内网内部可任意配置不同的业务接入类型，以实现数据的共享。
图I为本发明的海上宽带无线通信系统基本传输架构。
具体实施例方式下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。本实施例提供一种海上宽带无线通信系统，该系统运用在海上移动船只之间，实现移动船只之间图像、话音及其它数据的传输。本实施例提供的海上宽带无线通信系统的基本传输架构如图I所示，该系统主要由一套中心站和两套移动站组成，两套移动站分别为1#移动站和2#移动站，中心站和两套移动站分别安装在三个不同的船只上，通过该通信系通信统可使安装中心站的船只与任一安装移动站的船只进行通信。其中中心站包括中心站天线、中心站室外单元、中心站室内单元及中心站网络交换机。其中中心站室外单元布置在船只的甲板或桅杆处，位于中心站天线附近，防止射频电缆对信号的衰减；中心站室内单元位于船舱内。中心站室外单元包括多个滤波器、基带处理(调制解调)、上变频器和功放。中心站天线通过射频电缆与中心站室外单元中的滤波器连接；中心站室内单元通过数据线和电源线与中心站室外单元连接，中心站室内单元通过电源线为中心站室外单元供电，通过数据线与中心站室外单元进行数据交换。在本实施例中，室外单元与室内单元之间数据通信采用光纤连接，室内单元提供I路AC220V电源至室外单元。中心站室内单元通过中心站网络交换机与中心站内的其它网络设备连接,实现数据的共享。每套移动站设备均包括移动站天线、移动站室外单元、移动站室内单元及移动站网络交换机。移动站设备的结构与中心站设备的结构相同，不同在移动站网络交换机含路由器的功能，便于中心站对不同的移动站进行区分。系统中的各通信端(指中心站和两个移动站)分别设置内网，三个内网相对独立，之间无任何IP设置关联限制，内网内部可任意配置不同的业务接入类型。中心站室内单元通过中心站网络交换机连接中心站内网，移动站室内单元通过含有路由器功能的移动站网络交换机连接移动站内网。路由器提供所有的内网映射处理，并将广域网接口的数据交由移动站室内单元，进行透明数据转发。中心站和两个移动站上的天线均采用收发一体的全向天线，完成发送或接收无线信号的功能。由于海面上风浪较大，安装在船体上的天线由于风浪的作用产生大幅度摇摆，容易导致接收信号产生深度衰落，中断通信。因此，本系统中，每个站上的天线均由两根性能完全相同的天线组成V型安装在船体上，其中单根天线与竖直方向的夹角为7° -10°(向外张开)，保证在船只摇摆的情况下，仍能正常通信。本系统中的天线能够接收或发射430MHz 860MHz频段的无线电波，该范围内的电磁波在海面上传输受水蒸气不均匀性影响路径损失值相对较小，使电磁信号可以传输较远的距离。天线的增益为8-10db，垂直方向 的波瓣角10。-15。。移动站室内单元对数据进行数字域的编解码，以提高传输带宽和系统可靠性。中心站室内单元对数据进行数字域的编解码，具有多路复用功能，以实现同时与多个移动站通信的功能。所述中心站室外单元和每个移动站室外单元内均有三个带通滤波器，其中中心站室外单元中的三个滤波器一个用于发射，两个用于接收；移动站室外单元中三个滤波器两个用于发射，一个用于接收。本实施例中中心站发射的无线电波的中心频点为580MHz，其占用的带宽为IOMHz，则中心发射的无线电波的频段为570MHz 590MHz，中心站接收的中心频点为465MHz,690MHz ο移动站室外单元内设置的三个带通滤波器的带宽分别为580MHz、465MHz和690MHz ;其中带宽为580MHz的滤波器用于接收中心站的信号，带宽为465MHz和690MHz的滤波器用于向中心站发射无线电波。为了保证通信的可靠性，可在中心站和移动站上增加带通滤波器，使移动站的中心频点可以在多个(一般为2-6个)发射频点之间切换(通过切换滤波器来实现)，在某一个频点不能正常通信时，切换到另一个可用的频点，通过收发频点的冗余性来实现可靠通信。数据由中心站传输到移动站的流程如下I)中心站内网上的某一网络设备通过网络交换机将数据发往中心站室内单元，该网络设备可以是电脑或工控设备等；2)中心站室内单元通过双端口冗余备份网络接口单元接收来自网络设备的数据后，对接收到的数据进行数字域处理，所述数字域处理包括8B10B信道编码、Turbo信道编码，正交频分复用(OFDM)调制等；3)中心站室内单元将处理后的数据通过光纤发送到中心站室外单元；4)中心站室外单元接收数据，将数据转换到模拟域，然后将基带数据上变频到430MHz 860MHz范围的发射频段，并进行功率放大；5)中心站室外单元将射频数据通过馈线发送到中心站天线；
6)中心站天线将数据发送出去；7)移动站天线接收来自中心站的无线信号，并通过馈线传输到移动站室外单元；8)移动站室外单元将接收的无线信号下变频为基带信号，并转换为数字域数据，然后通过光纤将数据发送到室内单元；
9)移动站室内单元对接收的数据进行解码解调后将数据发往路由器；10)路由器将数据发往移动站内网中的网络设备。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种海上宽带无线通信系统，其特征在于，包括一个中心站和一个或一个以上移动站；中心站和移动站分别安装在不同的船只上； 所述中心站和移动站的结构相同，均包括天线、室外单元、室内单元和网络交换机；其中室外单元布置在船只的甲板或桅杆处，位于天线附近；室内单元位于船舱内；天线通过射频电缆与室外单元连接；室外单元分别通过数据线和电源线与室内单元连接，其中室内单元通过电源线为室外单元供电，通过数据线与室外单元进行数据交换；室内单元与网络交换机相连；所述移动站中的网络交换机含路由器的功能； 所述天线为收发一体的全向天线，能够接收或发射无线电波的频段为430MHZ 860MHz ； 所述中心站向移动站发射设定频段的无线电波，同时接收各个移动站的无线电波。
2.如权利要求I所述的一种海上宽带无线通信系统，其特征在于，所述天线由两根性能完全相同的单根天线组成V型结构。
3.如权利要求2所述的一种海上宽带无线通信系统，其特征在于，所述天线的增益为8-10db，垂直方向的波瓣角10° -15°。
4.如权利要求3所述的一种海上宽带无线通信系统，其特征在于，所述单根天线与竖直方向的夹角为7° -10°。
5.如权利要求I所述的一种海上宽带无线通信系统，其特征在于，所述移动站发射无线电波的中心频点能够在2-6个发射频点之间切换。
6.如权利要求I所述的一种海上宽带无线通信系统，其特征在于，所述中心站和移动站中分别设置内网，三个内网相对独立；室内单元通过网络交换机连接内网。
全文摘要
本发明公开一种海上宽带无线通信系统，该系统能够实现海面移动船只之间的宽带无线通信，解决现有通信系统在海面船只之间使用时通信带宽窄，通信距离短及通信链路不稳定(船体晃动)等问题。所述的海上宽带无线通信系统主要由一套中心站及多套移动站组成，中心站和移动站分别安装在不同船只上，安装中心站的船只可以与任一安装移动站的船只进行通信。中心站和移动站的结构相同，均包括天线、室外单元、室内单元及网络交换机。为满足海面特殊环境下远距离和宽带传输的要求，系统中天线的发射频率在430MHz～860MHz频段内；为抵抗海面风浪摇摆，保证通信链路的稳定性，系统中的天线采用收发一体的全向天线，且由两根性能相同的天线组成V字型。
文档编号H04W16/18GK102917369SQ20121039726
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者胡志刚, 卢筑飞, 葛团伟, 吴小钢, 詹金晶 申请人:中国船舶重工集团公司第七一〇研究所