船舶无线通信网络建设与优化研究

船舶无线通信网络建设与优化研究

钟胜军

长江宜昌通信管理局   湖北省宜昌市     443099

摘要：

随着现代航运业的发展，船舶通信网络已成为船舶运行的重要组成部分，船舶通信网络不仅仅是船员与外界联系的重要手段，还承担着实时数据传输、航行管理、遇险求救等多种功能。然而，由于船舶通信网络的特殊性，如海上环境的复杂性和通信距离的远大等，船舶通信网络的建设、优化和安全保障面临着诸多挑战。本文将从船舶通信系统的分类和结构、优化原则、优化方法以及安全问题和保障技术等方面进行探讨，旨在为船舶行业提供参考和帮助，推动船舶无线通信网络的稳步发展。

关键词：船舶通信；无线网络；网络建设

引言：

现代化的船舶行业需要高效、安全、可靠的无线通信网络，以确保船舶运营的顺利和航行的安全，在这个背景下，船舶无线通信网络的建设和优化、网络安全保障等问题愈发显得重要。随着新技术的涌现，船舶无线通信网络所面临的挑战也日益增加，如大容量、低延迟和高带宽的需求、多用户和多服务的复杂性、网络攻击和恶意软件的威胁等，都对船舶无线通信网络的性能和安全性提出了更高的要求。

一、船舶通信系统分类和结构

船舶通信系统可以按照功能和通信范围分为 VHF 无线电通信系统、MF/HF 无线电通信系统、卫星通信系统、AIS 系统和 GMDSS 系统，这些系统可以实现船舶内部通信、船舶与其他船舶、港口、海事管理部门以及陆地无线电台之间的通信，并接收气象信息、海况信息等[1]。船舶通信系统的结构由硬件层、软件层和应用层三个层次组成，其中硬件层包括通信设备和传输介质，软件层包括通信协议和网络协议，应用层包括通信应用和数据处理应用，这些层次需要相互配合和协同工作，以实现船舶通信系统的正常运行和优化。

二、船舶无线通信网络优化

（一）船舶无线通信网络优化原则

船舶无线通信网络的优化原则是多方面的，优化的目标是提高通信的可靠性、效率和安全性，并兼顾经济性和可持续性，为了实现这些目标，需要考虑设备的可靠性、灵活性、高效性、安全性和经济性等因素。其中高度可靠性是船舶通信的重要保障，灵活性和适应性能够让船舶在不同的航行环境和通信需求下灵活应对，高效性和快速性能够提高通信的速度和效率，安全性和保密性能够保障通信信息的安全和保密，经济性和可持续性能够保证通信网络的经济性和可持续性[2]。因此，在船舶无线通信网络的优化中，需要全面考虑航行环境和通信需求，综合考虑各种因素，以实现船舶通信网络的最优化。

（二）船舶无线通信网络优化方法

船舶无线通信网络优化方法主要包括网络拓扑结构的优化、信号传输路径的优化、通信协议的优化等。首先，优化网络拓扑结构可以通过建立多种通信链路，采用冗余备份和负载均衡等方式，提高通信网络的可靠性和灵活性，可以采用星型、环形、网状等不同拓扑结构来建立通信链路，以应对不同的通信需求。其次，优化信号传输路径可以采用信道分集、频率跳变、码分复用等方式，提高通信信号的传输质量和抗干扰能力。通信协议的优化也是提高通信效率和安全性的重要手段，可以优化数据传输协议，采用压缩算法、差错校验和加密技术等方式，提高数据传输的效率和安全性。以一个案例来说明，某海洋科学考察船在进行科学考察时，需要与基地进行数据传输和通信。然而在考察过程中经常会遇到信号干扰和传输中断等问题，为了解决这些问题，船舶无线通信网络进行了优化，主要采用了信道分集和多天线技术，在网络拓扑结构上，采用星型和环形结构相结合的方式，实现了冗余备份和负载均衡。通过信道分集和多天线技术的优化，有效提高了通信信号的传输质量和抗干扰能力，避免了传输中断和信号干扰等问题，这些优化措施，显著提高了通信的可靠性、效率和安全性，为科学考察提供了重要的保障。

三、船舶无线通信网络安全

（一）船舶无线通信网络安全问题

船舶无线通信网络可能会受到各种类型的攻击，包括网络钓鱼、拒绝服务攻击、恶意软件攻击、密码破解等，这些攻击可以导致数据泄露、网络崩溃、设备损坏等问题，因此船舶无线通信网络需要采取一系列措施来保障网络的安全性，如防火墙、入侵检测、数据加密等[3]。其次，船舶无线通信网络的物理安全也是需要重视的，未经授权的人员可能会在船舶上非法进入网络，进行攻击或窃取机密信息，因此船舶无线通信网络需要采取物理安全措施，如视频监控、门禁系统等，以保障网络的安全性。例如，一艘挪威货轮在亚丁湾海域遭受网络攻击，攻击者通过恶意软件入侵了船上的计算机系统，导致网络中断和数据泄露，由于船舶无线通信网络的失效，货轮无法及时向海岸警卫队发送求救信号，直到数小时后才得以获救。船舶无线通信网络的安全性不容忽视，需要采取一系列安全措施，以保障船舶的安全和船员的生命安全。

（二）船舶无线通信网络安全保障技术

船舶无线通信网络的安全保障技术包括认证与授权技术、加密技术、防火墙技术、入侵检测技术、安全管理技术和网络监控技术。认证与授权技术用于验证网络用户的身份，并授权不同的网络权限；加密技术用于对网络数据进行加密，以防止非法用户窃取机密信息；防火墙技术可以过滤网络数据流量，以保护网络免受非法用户的攻击；入侵检测技术可以监测网络数据流量，探测入侵行为，以及及时发现和响应网络攻击事件；安全管理技术包括网络安全管理和安全政策制定，以规范网络使用行为，提高网络安全性；网络监控技术可以实时监控网络的状态和性能，以及识别潜在的网络安全隐患。这些安全保障技术的综合应用，能够有效地提高船舶无线通信网络的安全性，确保网络的正常运行和数据的安全传输。

总结：

本文对船舶无线通信网络的建设和优化、网络安全保障等问题进行了深入研究和探讨，通过对船舶通信系统的分类和结构、网络优化原则和方法，以及网络安全问题和保障技术的阐述，为船舶行业提供相关知识和实践经验，特别是在网络优化和安全保障方面，结合实际案例分析了不同的技术和方法，帮助船舶从业者更好地理解和应用相关技术。在今后的船舶无线通信网络的建设和应用中，船舶从业者可以根据本文提供的理论和实践指导，进一步完善和优化船舶无线通信网络，提高航运行业的效率和安全性。

参考文献：

[1]李青.云计算环境下船舶无线通信网络入侵检测方法[J].舰船科学技术,2022,44(21):140-143.

[2]蔡雅娟.基于物联网技术的船舶无线通信系统[J].舰船科学技术,2021,43(24):127-129.

[3]白金柯.无线通信网络在船舶行驶环境安全监测中的应用[J].舰船科学技术,2021,43(18):67-69.