引言

隨著人工智能、非地面網(wǎng)絡（Non-terrestrial Network, NTN）等新技術的發(fā)展和應用，海上通信業(yè)務多元化發(fā)展，海上巡航、遠洋探索等海洋工作需要無處不在的通信網(wǎng)絡覆蓋，新興的高清直播、視頻通話以及監(jiān)控等業(yè)務需要大帶寬、低時延、高可靠的網(wǎng)絡保障[1]。小基站體積小巧、功率靈活可調(diào)，可根據(jù)船艙的空間布局和信號需求，在船艙內(nèi)部進行針對性部署，有效解決信號死角問題，實現(xiàn)船艙內(nèi)的全面覆蓋。同時，在船舶內(nèi)部署小基站能夠提供更接近用戶終端的信號源，減少信號傳輸路徑上的干擾和損耗，實現(xiàn)海上精準覆蓋，極大提升海上用戶的通信質(zhì)量[2]。

目前現(xiàn)網(wǎng)基站普遍采用有線回傳的方式，如圖1所示，通過基于IP技術的無線接入網(wǎng)或者智能傳輸網(wǎng)（Smart Transport Network, STN）進行回傳，還可以通過低速率端口接入無源光網(wǎng)絡（Passive Optical Network, PON）回傳。然而，受限于特殊的海洋環(huán)境，海上回傳需要將海上設備的數(shù)據(jù)回傳至陸地的核心網(wǎng)[3]。因此，在遠洋通信網(wǎng)絡中部署小基站需要優(yōu)化小基站的回傳方式，低功耗、低成本的海域回傳方案對于提高海域覆蓋范圍和提高數(shù)據(jù)速率具有重要作用[4]。

岸基基站、在海上部署無人機設備以及衛(wèi)星通信等能夠?qū)崿F(xiàn)海上通信的超遠覆蓋技術，對于岸基基站，采用選取高遠地區(qū)安裝岸基基站或者改造岸基基站的方式[5]，文獻[6]在現(xiàn)網(wǎng)中建設雙微波岸基基站采用拋物面天線實現(xiàn)船舶甲板通信，但是單純依靠岸基基站無法滿足高數(shù)據(jù)速率的業(yè)務需求，且對于擴大海洋覆蓋范圍作用有限，船艙內(nèi)也需利用雙?；竞褪曳痔炀€實現(xiàn)船內(nèi)Wi-Fi和手機信號的全覆蓋。對于在海上部署無人機設備，文獻[7]建立了近海面無人機通信感知一體化信號模型，優(yōu)化了波形設計，仿真表明具有良好的通信和感知性能，然而算法復雜度高，難以在現(xiàn)網(wǎng)部署實施，且無人機部署功耗高，成本高，續(xù)航短[8];文獻[9]采用衛(wèi)星通信的方式，提出基于跳波束技術的增強覆蓋方案，僅能保障基本語音短信等業(yè)務，且成本高，對終端設備要求高，需支持衛(wèi)星通信[10]。

圖1　回傳網(wǎng)絡

不同于上述方案，本文將客戶端設備（Customer Premise Equipment, CPE）和高增益伺服天線系統(tǒng)融合設計，創(chuàng)造性地引入伺服天線CPE，通過高速實時自動姿態(tài)計算，自動連續(xù)姿態(tài)調(diào)整，高增益天線指向目標基站，提升覆蓋電平，降低干擾，不僅利用CPE為船載小基站提供無線回傳，同時大幅度提升海面通信覆蓋范圍，實現(xiàn)海域5G網(wǎng)絡超遠覆蓋設計。特別地，本文提出一種基于終端協(xié)作的伺服天線CPE的岸基基站動態(tài)選擇方法，定義了一種終端協(xié)作的測量與報文傳輸機制，利用船上的多個用戶終端協(xié)作完成岸基基站的獲取和信號測量，通過空口發(fā)送給船載小基站，小基站再采用有線連接傳輸至CPE，形成協(xié)作式搜網(wǎng)網(wǎng)絡減少重復搜索開銷，提高搜網(wǎng)效率，提升整體系統(tǒng)效率。CPE完成伺服天線系統(tǒng)對岸基基站列表的獲取和目標小區(qū)接入，優(yōu)化伺服天線系統(tǒng)的搜網(wǎng)和小區(qū)接入流程，提高接入穩(wěn)定性和切換成功率，避免頻繁切換。本文在實際組網(wǎng)中進行測試和驗證，船載一體化小基站和伺服天線CPE系統(tǒng)極大提升了船舶的海上覆蓋距離，接入穩(wěn)定性和切換成功率有所提升。

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作者信息：

李志軍1，2，盧曉春1，陸恒3

（1.中國電信股份有限公司北京研究院，北京 102209；

2.中國電信股份有限公司，北京 100033；

3.中國電信股份有限公司上海分公司，上海 200135）