一种基于无线自组网的海上应急无线通信系统的制作方法

本实用新型涉及一种海上应急无线通信系。特别是涉及一种基于无线自组网的海上应急无线通信系统。

背景技术：

经过多年的发展建设，中国海洋石油在国内各海域已经建成以应急指挥船为核心的海上应急救援队伍，应急指挥船具备语音交换、视频监控、视频会议、对讲联网、气象采集等多种网络化的通信和信息采集手段，利用其船载自动跟踪式卫星通信为主要链路，形成了传统的应急通信系统，但因其传输带宽、成本因素的制约，在响应时间、应急船队间沟通协调、船队组网及资源共享方面存在一定缺陷。

随着通信技术和网络技术的快速进步和发展，许多新兴的技术手段逐渐成熟并在应急通信领域展现出其特性，尤其是目前得到业界广泛研究的无线自组网(Wireless Self-Organizing Network，WSON)。无线自组网是移动通信网络和计算网络的有机结合，具有无基础设施支持、自动组网、多跳协作转发等特点，网络抗毁性和灵活性较强，尤其适合建立海上无线应急通信网络。

但是，目前海上应急无线通信系还存在如下问题：

1、只存在卫星链路作为回传链路，传输带宽低，成本高；

2、应急船队除中心船舶(应急指挥船)外，其他参与应急救援作业的船舶没有网络通信方式和数据回传链路；

3、船队间调度指挥、协调手段依靠传统窄带高频对讲；

4、船队其他作业船舶没有数据回传链路，沟通、调度手段单一，在应急情况下不能充分调度船队和平台上的应急资源(如视频、气象、位置、报警信息等)，不能充分发挥其作用；

5、中心船舶作为目前海上唯一的应急救援指挥通道，重要性尤为突出，一旦其通信链路出现问题，救援船队将失去与陆地的联系，导致应急指挥中心无法掌控海上应急现场；

6、对海上丰富的通讯资源利用不足，目前海上大部分采油平台都具备了海陆间的微波通信、卫星通信、光纤通信等通信方式，随着通信技术的更新发展，个别平台部署了基于LTE技术的无线专网，实现了对平台周围海域的无线专网覆盖。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够根据不同场景、不同应用自动选择合适方式进行数据传输的基于无线自组网的海上应急无线通信系。

本实用新型所采用的技术方案是：一种基于无线自组网的海上应急无线通信系统，包括陆地应急指挥中心，海上采油平台、应急指挥船、若干个应急作业船舶和救援直升机，所述的海上采油平台、应急指挥船、应急作业船舶和救援直升机之间在视距范围内通过无线自组网通信链路进行相互通信，所述的海上采油平台与所述的应急指挥船之间还通过LTE无线专网通信链路进行相互通信，所述的应急指挥船与所述的陆地应急指挥中心之间通过自动跟踪式卫星通信链路进行相互通信，所述的海上采油平台与所述的陆地应急指挥中心之间通过海陆间微波链路进行相互通信。

所述的应急指挥船上设置有应急指挥船通信系统，所述的应急指挥船通信系统包括有：用于与陆地应急指挥中心形成自动跟踪式卫星通信链路进行相互通信的自动跟踪式卫星通信天线，用于与海上采油平台形成LTE无线专网通信链路进行相互通信的LTE无线专网CPE终端，用于与海上采油平台形成无线自组网通信链路进行相互通信的第一无线自组网通信节点，分别与所述的自动跟踪式卫星通信天线、LTE无线专网CPE终端和第一无线自组网通信节点相连的负载均衡器，所述负载均衡器还通过网络交换机分别连接用于分别与应急作业船舶和救援直升机形成无线自组网通信链路进行相互通信的第二无线自组网通信节点、办公电脑、视频会议系统、气象采集系统、视频采集系统、固定语音终端和智能手机终端。

每一个所述的应急作业船舶和救援直升机上都分别设置有用于各应急作业船舶、救援直升机以及应急指挥船之间形成无线自组网通信链路进行相互通信的第三无线自组网通信节点。

所述的第一无线自组网通信节点、第二无线自组网通信节点和第三无线自组网通信节点结构相同，均包括有：依次连接的通信天线、无线自组网通信装置、以太网接口和无线AP，所述的无线AP还分别连接摄像装置、手机和智能终端。

本实用新型的基于无线自组网的海上应急无线通信系，能够根据不同场景、不同应用自动选择合适方式进行数据传输。每个自组网节点可以与PC或其他数据设备连接，并通过本系统接入至互联网或用户的数据专网，实现对网络的访问或数据传输。手持视频采集终端设备与无线自组网节点通过单兵便携无线AP进行连接，并通过本系统与用户指挥中心的音视频调度平台和指挥员之间实现实时双向互联，用于实时指挥决策。每个无线自组网系统可实现最高8.9Mbps的传输速率，可同时支持最高8路D1图像的实时传输。

附图说明

图1是海上应急通信网络分层框架示意图；

图2是本实用新型一种基于无线自组网的海上应急无线通信系统的整体结构示意图；

图3是本实用新型中应急指挥船通信系统的结构示意图；

图4是本实用新型中无线自组网通信节点的结构示意图。

图中

1：陆地应急指挥中心 2：海上采油平台

3：应急指挥船 31：自动跟踪式卫星通信天线

32：LTE无线专网CPE终端 33：第一无线自组网通信节点

34：负载均衡器 35：网络交换机

36：第二无线自组网通信节点 37：办公电脑

38：视频会议系统 39：气象采集系统

310：视频采集系统 311：固定语音终端

312：智能手机终端 4：应急作业船舶

5：救援直升机 6：海陆间微波链路

7：自动跟踪式卫星通信链路 8：LTE无线专网通信链路

9：无线自组网通信链路 10：海岸线

11：第三无线自组网通信节点 12：应用业务层

13：信息收集层 14：数据链路层

101：通信天线 102：无线自组网通信装置

103：以太网接口 104：无线AP

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的一种基于无线自组网的海上应急无线通信系统做出详细说明。

本实用新型的一种基于无线自组网的海上应急无线通信系统，从海上实际应用角度出发，为了确保在应急突发事故发生时能够将现场语音视频信号第一时间传回陆地应急指挥中心，提供一种融合有线通信、无线通信、卫星通信等多种通信手段的基于无线自组网技术的海上应急无线通信系统，该系统能够根据不同场景、不同应用自动选择最优方式进行数据传输。

本实用新型的一种基于无线自组网的海上应急无线通信系统，总体设计思路为：针对海上应急作业场景的实际需求，依托邻近海上采油平台现有基础网络设施和多种通信系统，充分发挥无线自组网快速自动组网、高灵活性和强抗毁性的技术优势，有效整合现有的有线通信、无线通信、蜂窝通信和卫星通信等多种通信手段，形成一种新型的基于无线自组网的海上应急无线通信系统，增强海上应急救援环境下的通信服务保障能力。其框架如图1所示划分为数据链路层14、信息收集层13、应用业务层12。其中：

数据链路层由当前海上可用的卫星通信、微波通信、LTE无线专网通信等有基础设施的通信网络和临时部署的无基础设施的无线自组网通信网络构成，为其他两层功能的实现提供物理网络支持；信息收集层负责收集和存储各个自组网节点的必要信息，各终端的GPS、GIS信息及语音、视频、管理控制信息；应用业务层提供各种应急通信应用和数据服务，例如语音电话、视频电话、视频会议、视频监控等。

应用业务层和信息收集层需要利用数据链路层接收和发送数据；应用业务层和数据链路层需要信息收集层提供的信息确定所在位置、链路状态和一些管理信息；应用业务层从信息收集层获取各业务所需的信息，然后利用数据链路层作为通道实现各种业务应用和数据服务的传输。

如图2所示，本实用新型的一种基于无线自组网的海上应急无线通信系统，包括陆地应急指挥中心1，海上采油平台2、应急指挥船3、若干个应急作业船舶4和救援直升机5，所述的海上采油平台2、应急指挥船3、应急作业船舶4和救援直升机5之间在视距范围内通过无线自组网通信链路9进行相互通信，所述的海上采油平台2与所述的应急指挥船3之间还通过LTE无线专网通信链路8进行相互通信，所述的应急指挥船3与所述的陆地应急指挥中心1之间通过自动跟踪式卫星通信链路7进行相互通信，所述的海上采油平台2与所述的陆地应急指挥中心1之间通过海陆间微波链路6进行相互通信。

所述的应急指挥船3上设置有应急指挥船通信系统，如图3所示，所述的应急指挥船通信系统包括有：用于与陆地应急指挥中心1形成自动跟踪式卫星通信链路7进行相互通信的自动跟踪式卫星通信天线31，用于与海上采油平台2形成LTE无线专网通信链路8进行相互通信的LTE无线专网CPE终端32，用于与海上采油平台2形成无线自组网通信链路9进行相互通信的第一无线自组网通信节点33，分别与所述的自动跟踪式卫星通信天线31、LTE无线专网CPE终端32和第一无线自组网通信节点33相连的负载均衡器34，所述负载均衡器34还通过网络交换机35分别连接用于分别与应急作业船舶4和救援直升机5形成无线自组网通信链路9进行相互通信的第二无线自组网通信节点36、办公电脑37、视频会议系统38、气象采集系统39、视频采集系统310、固定语音终端311和智能手机终端312。

负载均衡器可以无缝地监控每条链路的可用性与链路性能，能够灵活的管理应急指挥船的通信出口，从而提高了整体链路的容错性、可用性，优化网络访问，同时具备灵活强大的状态检查功能、策略管理功能。本实施例中所述的负载均衡器可以采用型号为F5BIG-IP 2000S的或型号为深信服AD-1800的负载均衡器。

自动跟踪式卫星通信链路稳定性最高，但带宽最低、成本昂贵；LTE无线专网通信链路带宽最大，但海上的覆盖范围有限；无线自组网通信链路灵活性高、可快速部署。当船舶在LTE无线专网和无线自组网覆盖范围内时，可利用负载均衡器规则的设定优先选择以上链路进行数据传输。当船舶逐渐驶出覆盖范围，导致LTE无线专网和无线自组网的传输不稳定甚至中断，负载均衡器会自动识别并将链路标识为中断，从而不将数据传送到LTE无线专网通信链路或无线自组网通信链路，无缝切换到另外的传输链路。因此，只要其它的链路正常，数据传输就不会受到影响。当链路一旦恢复，负载均衡器就会自动恢复该链路的数据传输。

每一个所述的应急作业船舶4和救援直升机5上都分别设置有用于各应急作业船舶4、救援直升机5以及应急指挥船3之间形成无线自组网通信链路9进行相互通信的第三无线自组网通信节点11。

如图4所示，所述的第一无线自组网通信节点33、第二无线自组网通信节点36和第三无线自组网通信节点11结构相同，均包括有：依次连接的通信天线101、无线自组网通信装置102、以太网接口103和无线AP 104，所述的无线AP104还分别连接摄像装置、手机和智能终端。

本实用新型的一种基于无线自组网的海上应急无线通信系统，各应急作业船舶与应急指挥船在视距范围内均可以实现与应急指挥船的单跳直接连接。视距范围以外无法实现单跳直接连接的情况下，可以通过与应急指挥船连接的其他无线自组网通信节点做为中继，实现与应急指挥船的双向连接。

应急指挥船和所有应急作业船舶内的无线自组网通信节点均工作在同一频段，共享一段最高6MHz(8.9Mbps)的带宽。数据带宽在无线自组网通信节点之间按需分配。如果船队由五条应急作业船舶和一条应急指挥船组成，每条应急作业船舶可获得2Mbps-8.9Mbps的数据带宽。

本网络为基于IP的无线局域网，每个无线自组网通信节点都可以为用户提供两路以太网接口和串行通讯接口，用于用户的视频、音频和数据等多种应用信息的输入和输出，并可以通过以太网接口与卫星通信、微波通信、LTE无线专网等基于IP的网络对接，实现网络融合和现场音视频数据向其他网络的传递。

在应急指挥船配备高增益的无线自组网节点设备，在其他应急作业船舶上配备单兵背负形式的无线自组网通信节点设备，以增加其便捷性、机动性、灵活性，缩短其部署时间，并将无线AP设备接入到无线自组网通信节点的以太网接口，实现无线自组网通信节点网络的无线扩展，各无线智能终端设备、无线视频采集设备可通过无线AP连接的方式接入到无线自组网节点。