海洋互联网的现状及挑战.ppt

1,海洋互联网的现状及挑战,姜胜明 上海海事大学 海洋互联网技术实验室 smjiang,国家自然科学基金委员会“面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究”，第96期双清论坛 2013年6月20 日- 21日，北京,2,海洋互联网的定义,能在海洋或其它辽阔水域环境中（水面和水下）提供与陆地互联网类似服务的网络系统 (“2012国际港口及航运信息化论坛”会议报告) 英文名称：Marine Internet（Google: Internet for Boats, Internet at Sea, Yacht Internet） 中华人民共和国海洋行业标准HY/T-130-2010海洋高技术产业分类(国家海洋局2010年2月发布)：海洋信息科技（代码16）列出了“海洋互联网服务”（1623）,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,3,海洋互联网的重要性,海洋总面积 占地球面积的71% 我国海洋面积近300万平方公里，大陆海岸线18000余公里，岛屿6000余个,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,4,海洋互联网的应用前景,海员,渔民,守岛军民,海上游客,私人游艇,海上运输,具有经济价值和战略意义!,国防: 水下防线,海上石油,海底探测,海洋环境监测,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,5,海洋互联网的环境特点,面积辽阔（3.6108 km2 ） 巨大的水体（1.3109 km3 ，平均深度3,682 米） 降水频繁、湿度大 (对超高频无线通信不利) 破坏性事件多发带 （网络设施易遭破坏） 用户：数量少、密度低、流动性大,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,6,现有主要互联网技术,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,7,海洋互联网现状：卫星,主要优点: 覆盖范围广、可靠性好、抗毁性强 主要缺点: 成本高、性价比低、成型时间长、不适用于水下通信,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,8,卫星海洋互联网服务: 高不可攀,164kbps ISDN: $9.20/分, $0.58/短信, 固定电话: $0.78/分,手机: $1.15/分 2只对部分地区提供服务,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,9,世界船舶流量 （2012-10-16）,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,10,基于无线自组网的海洋互联网,船与船之间进行组网 船与岸上的通信基站、车辆组网 船与空中的飞机组网 船与航标、灯塔、观潮台、气象观察站等设施上的无线接入点组网 船与任何可以组网的物体进行组网，哪怕是短暂的。,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,海事自组网络 (Maritime Ad Hoc Networks) 海事网状网络 (Maritime Mesh Networks) 海上自组网络 (Nautical Ad Hoc Networks) 船舶自组网络 (Ship Ad Hoc Networks) 讨论较多是利用WiMAX来形成网状网络,主要问题: 覆盖范围小、可靠性差、稳定性弱,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,11,水下通信技术,1300500bps：100km（浅水)，200km（深水) 2用MIMO和Space Time Codes：12kbps（3kHz），48kbps（23kHz），2km； 3光+声辅助: 1020Mbps，100m 4VLF（330kHz）：70bps，20m深；ELF（3kHz）：100400m深,几个bps可达几千海里,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,12,水下组网技术: 水声,在陆地和空间网络中, VC,数据 到达,t,开始 传输,结束 传输,T,L：数据长度，l：协议开销， R：传输速率 D：发、收两点间距，V：传播速度 x,y0,取决于协议设计,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,空、水比 20万倍,13,水下组网技术: 激光,传播速度是真空中的约1/9,传输速率是水声的数倍,上述水声的t/T问题不太严重 传播距离短,覆盖相同的范围需要更多的中继节点 方向性强,增加广播的难度和相关协议的设计成本 目前光电转换器、光收发器比水声的相关设备更复杂、耗能 组网成本相对较高 水下网络要借助于水面网络来提高覆盖效率。,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,14,基本问题,卫星：如何提高其性价比？ 降低成本：建造、发射、维护、营运、建设周期 提高传输率： Multiple spot beams, 增加卫星数量 小卫星：绕地球速度更快，如何快速切换? 其它无线网络：如何解决覆盖范围、可靠性、稳定性等问题？ 水下通信：水声传输率还能提高多少? 激光还能传播多远? 有没有其它更好的方法? 水下无线网络：如何设计符合现有水下通信条件的网络协议? 目前，单个网络技术无法实现高性价比、稳定可靠的海洋互联网 综合网络技术：综合哪些网络技术？如何将它们组合起来？它们之间又如何协作？,面向海洋感知与导航应用的水声网络基础研究,姜胜明, 2013年6月20-21日,96期双清论坛,15,建议,将海洋互联网作为在海洋环境中各种用户和应用所共享的通信网络平台，以避免重复研究、互不相通的局面。 先侧重资助研究以下几个问题: 海洋互联网业务的基本特征 海洋互联网的基本网络架构 海洋互联网的关键协议, 尤其是水下组