基于现代通信技术的海洋渔业互联网初探_蔡燕玲

NO.1

Mar.25.2006

基于现代通信技术的海洋渔业互联网初探

蔡燕玲

1,2

(1.厦门海洋职业技术学院,福建厦门361012;2.厦门大学在职研究生,福建厦门361001)

摘要:近年来,基于计算机技术的互联网发展迅速,促进了各个行业的安全生产、高效管理。但是,传统的互联网只局限于便于布线的陆地,对于辽阔的海洋则无能为力。随着现代通信技术的日新月异,互联网的发展将从有线到无线,互联网的使用将延伸到广阔的海洋,这样的平台将为我国海洋渔业的信息化提供有力的支持。本文从适于海洋环境的CDMA近海通信和移动卫星全球通信及二者均可接入互联网的角度,结合已有的实例,探讨不久的将来,/全国海洋渔业安全通信网0拓展海洋渔业互联网的可能性。

关键词:海洋渔业;CDMA;卫星通信;互联网

1 引言

当今,通信技术发展迅速,现代通信已从

短波、超短波通信发展到卫星通信和数据通信。通信技术在海洋船舶中的应用由来已久,从最早的莫尔斯电报、调幅无线电话到短波单边带话、调频无线电话、卫星通信以及最近的移动通信。我国是一个海洋渔业大国,有众多的渔民和渔业设备,渔船离岸后,通信就是保障渔民生命安全、保障国家财产的必要工具。因此,海洋渔业通信网主要是以保障安全为出发点,正在建立的/全国海洋渔业安全通信网0

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2 移动通信技术与互联网

在现代通信领域中,移动通信网、卫星通信网和光通信并列为三大重要通信手段。

移动通信技术通过基本的蜂窝电话实现通信网,每个蜂窝覆盖一部分地区,各个蜂窝互相接合在一起就可以覆盖整个城市、整个地区、甚至整个国家。近年来,移动通信网从第一代(1G)的频分多址(FDMA)模拟蜂窝网、第二代的(2G)窄带时分多址(JDMA)或窄带码分多址(CDMA)数字蜂窝网到现在第三代(3G)的宽带码分多址(CDMA)数字蜂窝网,发展异常迅速,因其具有移动性、自由性、无时间、地点限制的特点,易于为公众所接受。但是,移动通信是建立在基站覆盖的基础上,从经济效益及技术上看,目前普及的多为经济发达地区,而对于低容量需求的、受地形环境影响的广大农村、广阔海洋等区域都无法得到很好的应用。

目前中国的移动通信网络主要有中国移动的GSM网络,中国联通的GSM网络和CDMA网络。GSM技术

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就是保留并整合、完善原有的/海洋渔

业安全短波通信网0、/超短波(近海)安全救

助通信网0,另融合了卫星通信技术和移动通信技术,推出/渔业船舶船位监测网0和/海洋渔业公众移动网0。这四网中,前三网是基于安全,最后一网也是出于在安全的基础上,附加渔业信息等增值服务。从中可见,风靡世界的互联网尚未在海洋渔业中得到广泛的应用,其根本原因在于海洋渔业所处的特殊环境。然而,基于现代通信技术的发展,海洋渔业也有可能象其它行业那样普及互联网。

家族包括了GSM,GPRS(General

PacketRadioService)、EDGE(EnhancedDataratesforGSMEvolution)和基于最新的WCDMA技术的第三代GSM服务(3GSM)。

GSM的带宽为200KHZ,无法支持3G业务 第1期

蔡燕玲:基于现代通信技术的海洋渔业互联网初探

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相关的承载。大家熟悉的GPRS建立在GSM蜂窝网的基础上,终端设备(例如手机、笔记本电脑)只要有GPRS模块,加上GPRS卡就能与现有的互联网进行网间互通,提供随时随地(指基站可覆盖区域内)无线上网的功能。但是,由于GPRS采用分组业务,多个移动用户共享一定的无线资源,因而用户进行数据传送期间内的平均业务速率较低;在频率资源方面,GPRS采用GSM的900M频段,使原本已经缺乏的频率资源更加匮乏,限制了GPRS的用户数。

CDMA建立在窄带CDMA的基础上,同样可接入互联网。目前有三种不同类型的CDMA带宽系统得到公认

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的海域上实施安全生产作业,了解气候、海况,遇到紧急情况时,可及时得到救助。同时,利用CDMA的上网功能,渔民们还可以利用闲暇时间查询世界渔业信息,了解渔情,或者处理个人业务等等。除此之外,联通CDMA具有精确的GPS定位技术,结合互联网,可实现对船只的指挥、监控,便于上级部门进行信息化管理。四网之一的/渔业船舶船位检测网0就是建立在此基础上。

移动通信技术的应用为海洋渔业注入新的活力。但是,联通CDMA网仅能覆盖近海地区,因此它是对近海渔业安全通信保障的补充,是近海船只应用互联网的实现。

,即欧洲的W-CDMA系统、

美国的CDMA2000和中国的TD-SCDMA。相比GPRS,CDMA的带宽为5MHZ,采用扩频技术,频率资源丰富,平均业务速率高。WCDMA在离海岸地区应用时,可建立超远程基站

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3 卫星移动通信与互联网

在辽阔的洋面上,要实现真正的随时随地的个人通信或接入互联网,还需借助卫星通信技术。地面移动通信网、卫星移动通信系统及互联网三者的紧密结合,将使不便设立基站的地域也能实现任何人、任何时间、任何地点、通过任何方式获得或交换信息的需求。

卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站,转发无线电信号,在两个或多个地球站之间进行的通信。地球站通过定向天线向卫星发射特定频率的无线电信号,所经路径称为上行链路,从卫星到地球站的通信线路叫下行链路。卫星接收信号后,经过放大、变换,再由卫星天线转发,则该卫星辐射范围内的地球站都能接收到,因此卫星通信可以做到真正的不受地理环境限制的无盲区覆盖。

按照通信卫星的运转轨道,有静止(同步)卫星(GEO,GeostationaryEarthOrbit)和非静止(不同步)卫星(NGSO,Non-GeostationarySate-l

liteOrbit)。

GEO卫星的运行轨道位于地球赤道上空35800KM处,是一条沿赤道的圆形轨道。处于这个高度的卫星发射的信号,可辐射地球表面的三分之一。因此,只要在该轨道上以120度等间隔配置三颗卫星,就能实现全球(除两极外)通信。目前的国际卫星通信系统INTELSAT(IS),就是利用分处于太平洋、印度洋和大西洋,在技术

上,为了处理与超远距离相关的超长延时,需改进基站中的信道处理单元软件,并增加塔级改善上行信号,增大功率功放改善下行信号。经过这

些技术处理后,其最远覆盖距离可超过200公里。实测数据表明,若超远程基站设立在沿海500多米高的山峰上,则其海面覆盖距离为110公里。因此,CDMA技术适合海面等低容量需求的开阔区域的覆盖,特别是它具有抗干扰、语音清晰和背景噪音抑制功能,能解决海上恶劣环境下的通信需要,更适于近海渔业。

基于CDMA技术在近海方面的优越性,几年来联通CDMA一直在进军海洋市场。较之传统的通信网络,联通CDMA近海通信网的覆盖能力可比原先通信网的离岸20~30公里延伸到离岸40~70公里的范围,在加装增益天线的情况下,可达100公里以上。率先建立在海南省的海洋渔业生产安全通信保障体系)))/联通新时空CDMA近海通信网0,通过建设31个定向往海上发射大功率信号的CDMA基站,加上原有陆地上升级为CDMA1X的346个基站系统,总交换容量达15万户,总基站数达377个,实现陆地覆盖面积3万平方公里和海上覆盖面积3185万平方公里

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。又如去年联通在广东近海

岸建设200多个基站,使网络覆盖能力延伸了一倍多,通过移动通信网,近海渔民可以在更广阔56

福建水产总第108期

上空的三颗同步卫星承载着全球大部分的国际通信业务和全部的国际电视转播。NGSO卫星包括低轨(LEO,LowEarthOrbit)和中轨(MEO,Me-diumEarthOrbit)卫星。LEO的高度在地球上空500~1500KM,MEO的高度在10000~12000KM。低、中轨的卫星离地面近,卫星天线在地面的辐射区域小,要覆盖全球就需要许多颗星。如运行在低轨780KM的铱(Ir)系统需要66颗星,运行在中轨10355KM的ICO系统也需19颗星

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[7]

蜂窝电话媲美,但由于铱系统的终端通信设备及通信资费昂贵,导致用户量少,最后只能申请破产保护。因此,对普通用户来说,价格因素至关重要。

卫星通信的优点是通信频带宽、传输容量大、覆盖面广,能实现真正的无缝接合,可作为陆地移动通信的延伸和扩展。将卫星移动通信系统与地面通信网、互联网融合起来是卫星通信系统的发展趋势。目前国际国内已有很多公司提供了卫星Internet接入服务,如世界上最大的宽带卫星通讯解决方案提供者美国休斯(Hughes)

[8]

网络系统,至今已在85个国家安装了超过40万项的系统工程,国内多家厂商与其合作,提供卫星互联网业务。随着移动终端通过卫星接入互联网技术的成熟,通信费用的降低,缺少地面通信设施的海洋用户也能象陆地移动终端用户那样随时随地接入互联网,海洋渔业互联网的建立便指日可待。

。

卫星移动通信业务的出现,正是出于对遇难船只及时拯救的需求。最早用于移动通信系统由国际海事卫星组织发射的海事静止卫星也是GEO卫星。国际海事卫星通信系统(INMAR-SAT)

[6]

是世界上第一个全球性的移动业务卫星

通信系统,早期的第一、二代INMARSAT系统通信只能在船站与岸站之间进行,目前运行的具有点波束的第三代INMARSAT系统可使船站之间直接通信,并支持便携电话终端。由于IN-MARSAT的业务已扩展到其它非海事领域,该组织更名为国际移动卫星组织,现正为全球的海陆空用户提供无盲区覆盖的移动卫星通信服务和遇险安全通信。

自从INMARSAT提供海事移动通信业务以来,卫星移动通信一直是卫星通信领域中的热门话题,INMARSAT的服务也从海上发展到空中和陆地,一些发达国家为适应移动通信业务的快速发展,相继发射通信卫星,开发自己的卫星通信系统。特别是随着地面移动通信技术的快速发展及终端用户的普及,远离城市通信网的人们越来越迫切地需求便捷、低廉的通信手段。由于GEO的运行轨道只有一条,所能容纳的卫星数有限,且其距离地面远,通信衰耗大,通信时延长,要求接收终端的设备功率大,体积大,价格高,不适合个人用户。LEO系统需要多颗卫星,网络复杂性最高,但由于LEO距离地面近,传播迟延和传播损耗最小,单个卫星的成本最低,最有利于实现手机通信,因而研究开发及应用LEO通信卫星已成为移动通信领域研究的热点。最典型的是由美国摩托罗拉公司于1987年提出、1998年正式开通业务的低轨全球个人卫星移动通信系统铱系统,其通话成功率和话音质量可与4 结语

海洋作业是事故易发、多发产业,分散的作业船只加大了管理层的管理难度。/全国海洋渔业安全通信网0的建立,为渔民的生命财产安全提供了保障,实现渔港、渔船监控自动化,提高指挥调度能力,实现渔业信息共享,提高渔民生活质量。在此基础上,如果还能借助卫星移动通信或卫星接入Internet技术,提供卫星互联网业务,则不但能使作业船只随时随地从互联网上获得信息,提高自救、互救、自我决策能力,还能为海洋渔业的信息化管理提供了有力的工具。

随着现代通信技术的快速发展,互联网将延伸到地球的每一个角落。充分利用互联网将使海洋渔业管理部门也能象其它行业那样,实现及时的决策、有效的管理,并为广大渔民提供有益的信息和周全的服务。从更高层次来看,加快海洋渔业的信息化建设可加大-科技兴渔.的力度,提高中国渔业生产的整体科技水平,提升与世界海洋渔业的产品竞争力、资本竞争力以及技术竞争力。因此,我们相信在不久的将来,/全国海洋渔业安全通信网0也将融入互联网的功能,提供随时无限的、具有海洋渔业特色的互联网服务。 第1期

参考文献

蔡燕玲:基于现代通信技术的海洋渔业互联网初探

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109

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309-

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出版社,2005:250.

DiscussiononMarineFisheryInternetwithModernCommunicationTechnology

CAIYan-ling1,2

(1.XiamenOceanCollege,Xiamen361012China,Abstract:

2.XiamenUniversityOn-jobpostgraduates,Xiamen361001China)

Inrecentyears,quicklydevelopingoftheInternetpromotethesafetyinproductionandefficientmanagementofthe

eachprofession.ButthetraditionalInternetlimitsatthelandonly,forthewideoceanthereisnothingitcando.However,themoderncommunicationtechniquehasbeenchangingwitheachpassingday,andtheInternetdevelopsfromwiredtowireless.Allthiswillprovidetheeffectivesupportforourcountrypsmarinefisheryinformationization.ThistextdiscussesthepossibilityofthemarinefisheryInternetexpandedby/thenationalmarinefisherysafetycommunicationnetwork0inthenearfutureonthebasisofCDMAoffshorecommunications,mobilesatellitecommunicationsandbothconnectingtotheInternet.Keywords:marinefishery;CDMA;satellitecommunications;Internet

(上接第60页)

ApplicationofSatelliteRemoteSensinginMarineMonitoring

LINXiao-peng

(XiamenOceanCollege,Xiamen,Fujang,361012China)

Abstract:satelliteremotesensingisofabilitiestosurveytheearthonlargescalesquicklyandperiodically.Theremotelysenseddatacanbeusedinmarinefisheries,seaconditionmonitoring,pollutionofmarineecologyanddisastermonitoringandsoon.Satelliteremotesensinghascreatedalotofopportunitiestotheapplicationsonmarinefisheriesandrelevantareas.Keywords:

satellite;remotesensing;marinemonitoring