[发明专利]基于D2D通信的扩大海上通信范围的网络架构

说明书

本发明公开了一种基于D2D通信的扩大海上通信范围的网络架构，包括：卫星，用于为整个海域提供有时间间隔的窄带信号覆盖；微基站，部署在移动平台或固定平台上，微基站在所述卫星或者宏基站的管理下，覆盖一设定面积的用户设备；宏基站在通信范围内可为空中设备和海上平台提供信息回传服务；空中设备部署微基站，与所述卫星和宏基站建立无线通信链路，沿着预定轨迹飞行，与海上平台建立D2D通信链路，对海上服务需求较大的区域及时增加部署；海上平台部署微基站，微基站之间或是与空中设备建立D2D通信链路增强覆盖，其中，所述微基站间D2D通信包括对附近邻居的检测、协同空中设备动态目标追踪的组网，以及对无线电资源进行分配和管理。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于D2D通信的扩大海上通信范围的网络架构。

背景技术

随着海洋活动的日益频繁和海洋经济的快速发展，对海域无缝宽带覆盖的需求愈发迫切。智慧海洋、海上运输等离不开信息传输，因此可靠、高效的海上通信对促进海洋经济发展乃至实现海洋强国至关重要。传统海洋通信系统主要包括海上无线通信系统、海洋卫星通信系统、蜂窝移动通信系统及综合上述3种网络优点的集成海洋通信系统。海上无线通信系统可以提供中远距离覆盖，但数据传输速率低且通信距离受限；蜂窝移动通信系统作为陆地蜂窝网络的沿伸，数据传输速率相对提升但覆盖的海域范围有限；海洋卫星通信系统可以实现海域全覆盖，但成本极高。加之海洋通信环境恶劣以及通信基础设施的缺乏，上述通信方式已无法满足海洋物联网等新型应用对通信的需求，束缚了海洋经济的进一步发展。

为了扩大海上覆盖范围，为海上用户提供高速率、低成本的信息服务，无线自组网技术以其灵活性和可扩展性被广泛应用于海上通信，Yau等人提出连接各类船舶、浮标和信标等建立海上无线多跳网络，提供无线宽带服务，但通信链路易中断，信息传输不稳定。为了保证通信链路的可靠性，增强海上通信覆盖，Guan等人提出将基站部署在移动平台，利用塔载基站构建多跳视线链路，连接海上网络与地面网络，进一步为海上用户提供广域无缝的网络信息覆盖。Wang等人亦利用可部署的基站，在岸上基站或船基无法覆盖的区域，利用无人机进行动态覆盖，以增强海上通覆盖面及通信质量。现阶段提出的扩大海上通信的体系架构，大多利用空天地海混合网络来增强海上覆盖，这也是未来发展的必然趋势。但是由于海上通信环境复杂，目前研究仍存在网络拓扑结构的高动态性、部分覆盖薄弱以及缺乏高效统一的管理机制等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于D2D通信的扩大海上通信范围的网络架构，旨在通过邻居节点发现方法及合理的节点组网算法，以应对用户分布不均匀和高移动性；并设计了相应的资源管理方案以提升资源利用率。该架构在传统海洋通信体系架构的基础上，可以根据不同场景，为用户选择合适的通信方式，实现用户设备之间高效的信息交互，进一步提高整个网络系统的吞吐量、扩大海洋通信的覆盖面积及通信带宽，改善海洋用户的服务质量。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于D2D通信的扩大海上通信范围的网络架构，包括：

卫星，用于为整个海域提供有时间间隔的窄带信号覆盖；

宏基站，包括部署在岸上的岸上宏基站或海上的海上宏基站，覆盖一设定范围内的海域，为覆盖范围内的设备提供无线通信服务；

其中，岸上宏基站，为近海海域内覆盖的设备提供通信服务，海上宏基站，为海上覆盖范围内的设备提供通信服务；所述宏基站与卫星、空中设备、海上平台进行通信，为空中设备和海上平台提供信息回传服务，以及对微基站进行管理和调度；

空中设备，用于部署微基站，沿着预定轨迹飞行，与海上平台建立D2D 通信链路，对海上服务需求较大的区域及时增加部署；

海上平台，用于部署微基站，微基站之间或是与空中设备建立D2D通信链路增强覆盖，