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海洋互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)與挑戰(zhàn)

姜?jiǎng)倜?/p>

（上海海事大學(xué)信息工程學(xué)院，上海 201306）

海洋互聯(lián)網(wǎng)（marine internet）是陸地互聯(lián)網(wǎng)在海洋環(huán)境（水下、水面、空中）中的延伸，其重要性不言而喻。然而，陸地與海洋之間的巨大差異使得陸地互聯(lián)網(wǎng)無(wú)法直接無(wú)縫地?cái)U(kuò)展到海洋環(huán)境中，并導(dǎo)致一些成熟的網(wǎng)絡(luò)研究思路和設(shè)計(jì)方法變得不適用。簡(jiǎn)要討論海洋互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略意義、現(xiàn)狀以及實(shí)現(xiàn)它的戰(zhàn)術(shù)思路和面臨的主要挑戰(zhàn)。

陸地互聯(lián)網(wǎng)；海洋互聯(lián)網(wǎng)；海洋物聯(lián)網(wǎng)；水下物聯(lián)網(wǎng)；水聲網(wǎng)絡(luò)

1 引言

互聯(lián)網(wǎng)（internet）已成為當(dāng)今社會(huì)各項(xiàng)活動(dòng)不可缺少的重要平臺(tái)；但是互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)在占地球面積71%的海洋中還沒(méi)有得到普及應(yīng)用，嚴(yán)重影響到海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、海洋國(guó)防及其他安全系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)作。目前在海洋中，互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)（“海洋互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)”，代碼1623[1]）主要通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)提供，不但價(jià)格貴且傳輸速率低，也無(wú)法有效支持水下通信。海洋互聯(lián)網(wǎng)（marine internet）試圖將陸地互聯(lián)網(wǎng)盡量無(wú)縫地延伸到海洋中，覆蓋水下、水面和空中[2-5]，能成為空天地海一體化系統(tǒng)和海洋物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。海洋互聯(lián)網(wǎng)中的許多節(jié)點(diǎn)可能是民間或商用的，它們能夠與其他特殊節(jié)點(diǎn)（如海底觀察網(wǎng)、軍艦等）一起構(gòu)成一個(gè)覆蓋面更廣和更頑健的海洋通信網(wǎng)絡(luò)，所以對(duì)海洋互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和利用符合軍民融合的思想，具有一定的戰(zhàn)略意義。然而，由于陸地與海洋之間在地理環(huán)境、氣候條件和用戶分布特征等方面存在著巨大差異，陸地互聯(lián)網(wǎng)不能無(wú)縫地延伸到海洋中，也使得一些成熟的網(wǎng)絡(luò)研究設(shè)計(jì)的概念和方法變得不適用。本文簡(jiǎn)要討論海洋互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略意義、現(xiàn)狀和實(shí)現(xiàn)它的戰(zhàn)術(shù)思路及所面臨的主要挑戰(zhàn)。

2 戰(zhàn)略意義

如今在陸地上，人們幾乎可以隨時(shí)隨地通過(guò)各種終端，如手提電腦和智能手機(jī)，享用通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)所提供的各種服務(wù)，也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將分布在不同地方的物體鏈接起來(lái)，形成物聯(lián)網(wǎng)（internet of things）。然而，由于陸地與海洋之間的巨大差異，陸地互聯(lián)網(wǎng)不能無(wú)縫擴(kuò)展到海洋環(huán)境中。這些區(qū)別主要反映在地理環(huán)境、氣候條件和用戶分布特征等幾個(gè)方面[6]。

隨著人類在海洋環(huán)境中活動(dòng)的日益增加，迫切需要一種便捷、可靠、速率高、性價(jià)比合理并能覆蓋水下、水面和空中的海洋互聯(lián)網(wǎng)。它可以為海員、漁民、郵輪/游艇乘客以及海島軍民等提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，使其能在海洋環(huán)境中享用不間斷的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。同時(shí)也能為海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)防建設(shè)提供支撐。例如海洋運(yùn)輸和離岸石油生產(chǎn)等，可通過(guò)海洋互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新、生產(chǎn)管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控等；也可以通過(guò)海洋互聯(lián)網(wǎng)及時(shí)向陸上高性能計(jì)算機(jī)中心傳輸大量數(shù)據(jù)，進(jìn)行快速處理分析，并將結(jié)果迅速反饋給海上用戶，這些服務(wù)對(duì)海洋探測(cè)及其他海洋科研活動(dòng)都非常重要[4-6]。

例如在海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，目前已有大量的傳感器部署在水下，且數(shù)量仍在增加，所以有大量的數(shù)據(jù)需要收集和處理。但現(xiàn)在主要的水下通信技術(shù)是基于水聲，傳輸速率低、傳輸時(shí)延長(zhǎng)且通信能耗大[7]；而基于藍(lán)綠激光的水下通信技術(shù)雖然能夠提供很高的傳輸速率和極短的傳播時(shí)延，但激光易被水吸收且無(wú)法繞過(guò)障礙物，使其傳輸距離非常有限；因此，目前單個(gè)水下無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋面積小。海洋互聯(lián)網(wǎng)可以用來(lái)連接處在不同位置的水下無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成覆蓋范圍大和高性能的水下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并使其與其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，形成水下物聯(lián)網(wǎng)[8]。

海洋互聯(lián)網(wǎng)還可以用于海上國(guó)防及其他水域（如港口、航道等）安全系統(tǒng)的建設(shè)。我國(guó)海洋面積約300萬(wàn)平方千米，大陸海岸線18 000余千米，島嶼有6 000多個(gè)。海洋互聯(lián)網(wǎng)可以將它們連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，同時(shí)，也可讓敏感保密通信隱蔽在大量的海洋互聯(lián)網(wǎng)的通信中。如下文所述，海洋互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)理念是利用一切可以利用的通信資源進(jìn)行組網(wǎng)，但又不依賴于任何一種特定的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)作，所以它具有很強(qiáng)的生存能力，使之成為戰(zhàn)備網(wǎng)絡(luò)的一部分，即在預(yù)先建好的網(wǎng)絡(luò)癱瘓而無(wú)法運(yùn)作的情況下，海洋互聯(lián)網(wǎng)可以成為最后一線希望。

3 現(xiàn)狀分析

海洋是一個(gè)13億立方千米的巨大鹽水體，平均深度達(dá)3 682 m，覆蓋了地球表面的71%。在海洋上搭建陸用網(wǎng)絡(luò)設(shè)施是極其困難和昂貴的；而且，海洋氣候條件特殊，如高濕度、頻發(fā)的降水和極端天氣，都會(huì)降低超高頻衛(wèi)星通信的性能，破壞網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。另外，海洋互聯(lián)用戶多數(shù)是臨時(shí)性的，密度相當(dāng)?shù)颓曳植紭O不均勻。這是由于海洋面積是陸地的2.5倍，且大部分是無(wú)人區(qū)，而用戶一般是隨船（如能容納幾百至上千人的郵輪）而動(dòng)的。這些特點(diǎn)將嚴(yán)重影響投資效益。

下面簡(jiǎn)要總結(jié)一下目前可能用于海洋互聯(lián)網(wǎng)的主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

（1）海事無(wú)線電

海事無(wú)線電（maritime radio system）是在海洋環(huán)境中被廣泛使用的通信技術(shù)。它主要包括海洋甚高頻無(wú)線電（very high frequency，VHF）和衛(wèi)星通信系統(tǒng)。傳統(tǒng)上它主要支持音頻通信，后來(lái)部分VHF信道用來(lái)支持低速率的數(shù)據(jù)傳輸，如VDL（VHF data link）。VDL是船舶自動(dòng)認(rèn)證系統(tǒng)（automatic identification system，AIS）的通信平臺(tái)。AIS能自動(dòng)跟蹤船舶，為導(dǎo)航和避撞提供相關(guān)信息。目前我國(guó)沿海共有AIS岸臺(tái)375座，其中東海海區(qū)有158個(gè)。隨著AIS應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，VDL的通信容量已經(jīng)無(wú)法滿足這一需求，VDES（VHF data enhanced system）被研發(fā)。它通過(guò)合并傳統(tǒng)的VHF信道，形成帶寬為100 kHz、空中數(shù)據(jù)速率為307.2 kbit/s的信道。詳細(xì)情況見(jiàn)表1。另外，超高頻（ultra high frequency，UHF）中，也有6個(gè)波段被用于船舶通信。

由于海事通信的總帶寬非常有限，已無(wú)法滿足海事通導(dǎo)本身的需求。而常用的Wi-Fi速率可達(dá)54 Mbit/s，3G手機(jī)的上行速率可達(dá)1.8 Mbit/s，4G為5 Mbit/s，所以，VHF無(wú)法滿足很多互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求。

（2）移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)代移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)（mobile cellular network）技術(shù)，例如WiMAX和LTE已經(jīng)被應(yīng)用到港區(qū)和繁忙航道中來(lái)為這些區(qū)域提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。它們能提供可高達(dá)幾百M(fèi)bit/s的傳輸速率，最大覆蓋半徑（）可達(dá)上百千米。例如，華為eWBB LTE能覆蓋=100 km，提供50 Mbit/s和100 Mbit/s的上行和下行傳輸速率。但在海洋中，單個(gè)基站或接入點(diǎn)（access point，AP）的覆蓋范圍太小，又無(wú)法大規(guī)模地架設(shè)它們。例如，僅沿海岸線部署（全球海岸線長(zhǎng)度=356 000 km）上述基站，總的覆蓋面積可估算如下：=3.62108km2，占海洋總面積的9.83%[9]。

表1 主要海事通信技術(shù)（1海里=1.852 km）

（3）衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)（satellite network）的發(fā)展要遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于互聯(lián)網(wǎng)，但是其用戶數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)，主要原因是性價(jià)比低，不易得到普及。根據(jù)衛(wèi)星軌道的高度（），可以將衛(wèi)星分為靜地軌道衛(wèi)星（GEO，=35 786 km）、中軌道衛(wèi)星（MEO，3 000 km≤<35 786 km）和低軌道衛(wèi)星（LEO，200 km≤<30 00 km）[5,9]。

GEO的位置相對(duì)于地面觀察者是不變的，其軌道周期為24 h；理論上，3個(gè)衛(wèi)星可以覆蓋除兩極以外的其他地球表面。國(guó)際海事衛(wèi)星組織利用GEO提供以下服務(wù)：聲音、IP數(shù)據(jù)以及全球海上遇險(xiǎn)和安全系統(tǒng)（GMDSS）[5,9]。然而，經(jīng)過(guò)GEO的地面基站之間的信號(hào)傳輸時(shí)延已達(dá)250 ms，這幾乎是語(yǔ)音通信端到端時(shí)延限值的兩倍；如加上通信和網(wǎng)絡(luò)處理時(shí)延，整個(gè)端到端時(shí)延高達(dá)約750 ms。而TCP的重傳時(shí)延一般設(shè)在650 ms左右[10]，嚴(yán)重影響TCP和服務(wù)質(zhì)量保障協(xié)議的性能。

LEO已在全球星（GlobalStar）[11]和銥星系統(tǒng)（Iridium）[12]中被用來(lái)降低傳輸時(shí)延。由于LEO相對(duì)于地面高速轉(zhuǎn)動(dòng)，很難使用定向天線來(lái)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的無(wú)線通信。當(dāng)船舶在海面上波動(dòng)前行時(shí)，須安裝一個(gè)復(fù)雜的衛(wèi)星追蹤系統(tǒng)。衛(wèi)星采用以下頻段：L-頻段（1～2 GHz）、C-頻段（4～8 GHz）、Ku-頻段（19 GHz）和Ka-頻段（29 GHz）[13]。其中Ku-頻段和Ka-頻段的通信非常容易受到水分以及各種形式降水的影響，而這些都是海洋中常見(jiàn)的現(xiàn)象。此外，因?yàn)殡姶挪ú荒芎芎玫卦谒聜鞑?，衛(wèi)星不能有效地支持水下通信。

衛(wèi)星的制造、發(fā)射、運(yùn)行和維護(hù)的成本高，對(duì)一個(gè)在軌衛(wèi)星的硬件升級(jí)和維修幾乎意味著整個(gè)衛(wèi)星的更換；另外，高軌道衛(wèi)星的長(zhǎng)距離通信有很高的信號(hào)衰減，必須使用體積龐大、功率大的終端設(shè)備；所以衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的性價(jià)比很低。表2列出了目前市場(chǎng)上的幾種由衛(wèi)星所提供的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)（2017年2月數(shù)據(jù)）。

（4）無(wú)線自組網(wǎng)

無(wú)線自組網(wǎng)（wireless Ad Hoc network，WANet）不依賴網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，終端間就可以直接通信。它的自組織和自愈能力使得它容易適應(yīng)動(dòng)態(tài)和不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，能在海洋互聯(lián)網(wǎng)中得到充分應(yīng)用。它可以利用一切配備通信功能的船舶和設(shè)施（如浮標(biāo)）自組網(wǎng)絡(luò)，使得船舶之間和船岸之間可以進(jìn)行通信。相類似的研究包括海事自組織網(wǎng)絡(luò)（maritime Ad Hoc network）[14]、海事網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（maritime mesh network）[15]、航海自組織網(wǎng)絡(luò)（nautical Ad Hoc network，NANet）[16]和船舶自組織網(wǎng)絡(luò)（ship Ad Hoc network）[17]等。除此之外，還可利用空中任何運(yùn)載工具，如氣球、飛艇、直升機(jī)和民航飛機(jī)等，形成一個(gè)航空無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)（aeronautical Ad Hoc network，AANet）[18]來(lái)提供機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)；NANet結(jié)合AANet可以覆蓋更大的水域，提供更多的網(wǎng)絡(luò)機(jī)會(huì)；另外，水下無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)（underwater Ad Hoc network，UANet）[19]無(wú)需建立水下網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，可用來(lái)連接水下無(wú)人航行器和傳感器等設(shè)備。

表2 后付費(fèi)式銥星的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)（OpenPort airtime）

無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小，信道容量和質(zhì)量不可靠，動(dòng)態(tài)拓?fù)涫苟说蕉诉B通性能不穩(wěn)定，其性能很大程度上取決于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的密度和分布，但它們都是高度動(dòng)態(tài)變化的。所以，它無(wú)法保證不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接和可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，而這些對(duì)海上安全和海事應(yīng)急救援是至關(guān)重要的[5,9]。

（5）傳感器網(wǎng)絡(luò)

海洋中有很多傳感器網(wǎng)絡(luò)（sensor network），如水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)、海底觀測(cè)網(wǎng)、海洋預(yù)報(bào)臺(tái)和海洋遙感系統(tǒng)等。水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)主要基于無(wú)線自組網(wǎng)，海洋遙感系統(tǒng)經(jīng)常使用衛(wèi)星，海洋預(yù)報(bào)臺(tái)有岸基設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)。海底觀測(cè)網(wǎng)以海底通信光纖和電纜為基礎(chǔ)，其通信容量大、性能穩(wěn)定、供電可靠且相對(duì)安全，但建設(shè)成本高、維護(hù)難度大，很難大范圍地在海洋中鋪建。

目前這些網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要以數(shù)據(jù)通信為主，而且專一和相互獨(dú)立，無(wú)法滿足互聯(lián)網(wǎng)的要求。如果它們開(kāi)放界面并連接在一起，可形成海洋物聯(lián)網(wǎng)；它們也可成為海洋互聯(lián)網(wǎng)的一部分，共同提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

4 戰(zhàn)術(shù)思路

上述任何一種網(wǎng)絡(luò)都不能成為一個(gè)高性價(jià)比、覆蓋范圍廣和方便使用的海洋互聯(lián)網(wǎng)解決方案，主要原因總結(jié)如下：到目前為止，無(wú)法找到一個(gè)能適應(yīng)不同通信環(huán)境、滿足各種應(yīng)用需求的通信方式，所以電、光、聲多模融合通信是一個(gè)選擇；目前兩個(gè)極端網(wǎng)絡(luò)（即衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和海底觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)）建設(shè)和維護(hù)成本太高，中間型網(wǎng)絡(luò)（如移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和自組織網(wǎng)絡(luò)）在海洋環(huán)境中無(wú)法單獨(dú)成氣候。在這種情況下，需要將不同網(wǎng)絡(luò)融合在一起，形成超大規(guī)模多模協(xié)作的混合網(wǎng)絡(luò)，且無(wú)線網(wǎng)絡(luò)占主導(dǎo)地位[9]。

圖1展示了根據(jù)這一思路構(gòu)成的海洋互聯(lián)網(wǎng)[9]，主要由基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的岸基網(wǎng)絡(luò)、高空通信平臺(tái)[20]和不同形式的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)及衛(wèi)星等組成[9]，運(yùn)作如下[6,9]。

圖1 一個(gè)基于不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的海洋互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)[6,9]

? 利用陸地移動(dòng)通信技術(shù)（含集群通信）及帶寬構(gòu)建岸基網(wǎng)絡(luò)，為近岸水域的用戶提供無(wú)縫互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。例如，利用4G帶寬（100 MHz）以及現(xiàn)有AIS基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建岸基網(wǎng)絡(luò)，并形成新一代海事通信技系統(tǒng)，在提供海洋互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的同時(shí)，也能提高運(yùn)營(yíng)商的收益[21]。同時(shí)，新的通信技術(shù)，如RoF（radio over fiber），可以不斷地用來(lái)提高岸基網(wǎng)絡(luò)的性能。海洋雖大，但大多數(shù)在海洋中的人類活動(dòng)發(fā)生在沿岸海域[5]。

? 利用各種動(dòng)態(tài)拓?fù)錈o(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)擴(kuò)展岸基網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，利用各種機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供機(jī)會(huì)性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。例如直升機(jī)（群）和民航飛機(jī)的地空寬帶所提供的機(jī)會(huì)性數(shù)據(jù)傳輸。

? 采用高空通信平臺(tái)來(lái)滿足臨時(shí)性的特殊要求。它能幾乎靜止地處在離地面大約17 km以上的平流層，覆蓋半徑可達(dá)100 km。它有比衛(wèi)星大得多的通信容量，下行鏈路數(shù)據(jù)速率可達(dá)320 Mbit/s（頻段28 GHz，帶寬50 MHz，高度10 km以上）。

? 衛(wèi)星作為最后選項(xiàng)，主要用來(lái)保障大范圍的應(yīng)急和救援通信。這種狀況的改變將取決于衛(wèi)星服務(wù)的性價(jià)比的變化以及用戶的承受能力。

? 水下采用無(wú)線（水聲）自組網(wǎng)，通過(guò)水面上的各種網(wǎng)絡(luò)和海底觀測(cè)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，擴(kuò)大水下網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，并組建海洋物聯(lián)網(wǎng)。

5 主要挑戰(zhàn)

如何能使不同網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地融合在一起并高效協(xié)作，形成一個(gè)可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況和變化趨勢(shì)以及應(yīng)用要求來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)組合的海洋互聯(lián)網(wǎng)是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，這涉及海洋互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)容量模型等基本問(wèn)題[5]。當(dāng)性價(jià)比合適的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)服務(wù)沒(méi)有普及時(shí)，海洋互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)不可避免地依賴機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)；如何讓來(lái)自不同國(guó)家和地區(qū)的用戶進(jìn)行有效協(xié)作以最大化數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)會(huì)，在協(xié)作中如何鑒別各自的身份（尤其是在無(wú)法與中心取得聯(lián)系的情況下）和確保數(shù)據(jù)的安全也是一大挑戰(zhàn)。

水下網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題更復(fù)雜，解決難度也更大。這是由于水下通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境惡劣，建設(shè)和維護(hù)的難度、成本和風(fēng)險(xiǎn)更高。目前水下的主要通信介質(zhì)是聲波，其容量小、傳播慢、不穩(wěn)定等特性使得一些關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)變得更加困難。復(fù)雜的水聲信號(hào)傳播環(huán)境（如多徑傳播、變化的噪聲環(huán)境和傳播速度以及信道的非對(duì)稱性）使得信道呈現(xiàn)時(shí)空變化性，影響信號(hào)接收性能；大功耗和有限能量供應(yīng)使得能效成為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵因素；缺乏保護(hù)及不易照看的水下環(huán)境使得網(wǎng)絡(luò)安全變得十分重要但又十分困難。例如，介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議的最終目的是讓共享同一通信介質(zhì)的用戶能最大化公平使用介質(zhì)，其關(guān)鍵是接收方能成功收到發(fā)給它的數(shù)據(jù)。無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)常用的做法是讓數(shù)據(jù)的發(fā)送方來(lái)安排發(fā)送時(shí)間，錯(cuò)開(kāi)不同發(fā)送方數(shù)據(jù)到達(dá)同一接收點(diǎn)的時(shí)間，以避免沖突。上述方法的運(yùn)行條件是信號(hào)傳播時(shí)延或不同節(jié)點(diǎn)之間傳播時(shí)延之間的差異可以忽略不計(jì)。但該條件在水聲網(wǎng)絡(luò)中無(wú)法成立，產(chǎn)生“時(shí)空不確定性”[22]。

6 結(jié)束語(yǔ)

海洋互聯(lián)網(wǎng)不僅能支持海洋經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)和科研等活動(dòng)，也有利于海上國(guó)防和安全系統(tǒng)的建設(shè)。但對(duì)它的系統(tǒng)性研究才剛剛開(kāi)始，其系統(tǒng)的復(fù)雜性和網(wǎng)絡(luò)管理的難度之大遠(yuǎn)超現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，要完成這樣巨大的系統(tǒng)工程需要多方協(xié)作以及國(guó)家的支持。

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Marine internet: strategies, tactics and challenges

JIANG Shengming

College of Information Engineering, Shanghai Maritime University, Shanghai 210306, China

The marine internet is an extension of the terrestrial internet in the marine environment (underwater, water and air) and its importance is self-evident. However, the huge differences between land and sea make it impossible for the terrestrial internet to directly and seamlessly expand into the marine environment, and lead to some mature network research ideas and design methods becoming inapplicable. The strategic significance, status quo, tactics and major challenges of the marine internet were discussed briefly.

terrestrial internet, marine internet, marine internet of things, underwater internet of things, underwater acoustic network

TN929.5

A

10.11959/j.issn.1000?0801.2018193

姜?jiǎng)倜鳎?964?），男，博士，上海海事大學(xué)信息工程學(xué)院院長(zhǎng)、教授、博士生導(dǎo)師，長(zhǎng)期從事通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、協(xié)議和算法等方面的研究工作。作為核心骨干成員參與了國(guó)家“973”計(jì)劃和“863”計(jì)劃項(xiàng)目，編寫全英文專著兩部（Springer出版），獲得國(guó)家發(fā)明專利9項(xiàng)，發(fā)表論文150多篇。曾被評(píng)為華南理工大學(xué)首屆“我最喜愛(ài)的導(dǎo)師”，獲選首屆上?！扒擞?jì)劃”創(chuàng)新人才，擔(dān)任第11屆IEEE國(guó)際通信系統(tǒng)會(huì)議（ICCS 2008）組委會(huì)主席及30多個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議技術(shù)程序委員會(huì)（TPC）成員以及《International Journal of Distributed Sensor Networks》編輯。

2018?05?01；

2018?06?09

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（No.61472237，No.U1701265）

The National Natural Science Foundation of China (No.61472237, No.U1701265)