简述分布式船舶通信信号系统的优化设计

简述分布式船舶通信信号系统的优化设计

贺富强

（上海江南造船有限责任公司上海市201913）

摘要：在近几年船舶技术不断发展的过程中，传统的船舶通信信号系统已经不能满足现代船舶通信时简便性和可靠性的要求，根据传统的船舶通信信号系统在使用时的缺陷，对其系统进行重新的设计和完善，衍生出了使用更加方便快捷，传输信号更加稳定的分布式船舶通信信号系统，本文根据针对该系统阐述了其服务器设计过程，更加简易的插卡方式，以及针对信号系统进行传输时的容错和设计单元进行编排，包括分布式船舶通信信号系统的内部通信模块，如何对通信模块进行持续供电进行系统的结构化阐述。

关键词：分布式；船舶；通信信号系统；优化设计

一、分布式船舶通信信号系统的优化设计背景

使用船舶的通信信号系统可以实现对船舶的调度，通信信号传输的方式分为有线传输和无线传输，系统的各种连接设备和信号传输线路都集中在船舶的控制室内，并采用集中信号的处理方式对通信信号系统接受的信号进行处理，由于其本身的结构而言，就具有了极高的复杂性，一旦船舶的通信信号系统出现线路故障或者是系统故障，就需要对整个的船舶舱室的信号传输设备和通信信号系统进行检修。近几年随着我国船舶制造业的不断发展，日益增加的船舶数量使得传统的通信信号系统已经不能满足现代的通信信号系统的要求，于是就衍生出了分布式船舶通信信号系统[1]。

二、分布式船舶通信信号系统的优化设计内容

分布式船舶通信信号系统的硬件安装时要进行插卡连接，这两种插卡方式包含PCI-E和CBCI，以下阐述的分布式船舶通信信号系统的硬件插卡方式为第二种。考虑到分布式船舶通信信号系统的硬件易受到外部客观条件因素的影响，以及硬件在使用时的稳定性和可靠性，系统中的通信控制硬件安装两块ISND卡，两块ISND卡在进行通信信号系统的信号传输和接受时可以进行交替使用，以保障通信信号系统在运行时的流畅性以及信号传输和接受时的稳定性。

其中，两块ISND卡分别安装在CBI的PC机上，分布式船舶通信信号系统的传输信号经过ISND卡的处理后就可以在PC的人机操作界面上显示出来，如果进行信号音频的传输，从通信信号系统接入声卡并进行处理后就可以把信号转化成音频，然后利用外部的信号输出设备就可以把音频信号输出。

分布式船舶通信信号系统包括通信控制服务器，呼叫中心服务器，移动基站中心。与传统的通信信号系统相比，分布式船舶通信信号系统中的通信控制服务器与呼叫中心服务器通过因特网进行连接。连接后的通信服务器和呼叫服务器的具体接口为PC机的CBI接口和通信前置机接口，通信信号系统的通信服务器之间的信号传输协议为UDP协议和CCS内置协议[2]。

分布式船舶通信信号系统与传统的通信信号系统服务器的接口比较而言，分布式通信信号系统通信控制服务器的接口为PRI，并与通信信号传输系统的移动号基站进行连接，两个服务器连接后的具体接口为IE终端和移动基站连接的节点。

三、通信系统模块中的容错和安全管理模块设计

通信系统模块中的容错和安全管理模块设计的核心内容为FPGA，为了提高分布式船舶通信信号系统进行信号传递的准确性，可以选用运算浮点更高的中央处理器，提高对信号的处理的运算速率和信号输出速度。

通信系统模块中的容错和安全管理模块中的FPGA的运算实质就是逻辑门阵列，其电路采用半定制电路，与传统的通信系统模块中的容错和安全管理模块中电路采用的全定制电路本身设计的结构缺陷问题相比，半定制电路的使用寿命更长，并增加了逻辑门的个数，根据通信信号系统进行实际的使用需求，能够对更多的模块器件进行编程，因为本身FPGA的设计结构较为完善，有着更高的集成度，在进行规划设计通信信系统的电路时，可以设计铺设更加复杂化的电路。

四、通信系统的电源设计

分布式船舶通信信号系统的电源模块包括输入交流自动切换配电柜，采用UPS方式进行配电的电源，电源总开关和电源运行监控设备。采用UPS方式进行供电电源的电流为直流电，交流配电柜对整个的分布式船舶的通信信号系统进行交流电的控制切换，并为电路中的所需交流电的负载进行电力供给。一般情况下通信信号系统中的负载所需的电流为交流电，所以在进行分布式船舶通信信号系统的设计时加装的负载如果使用直流电，可以在通信信号系统的电源设计模块中安装高频开关电源来实现对交流线的供给和控制。

为了提高交流配电柜的安全性和可靠性，可以对交流配电柜安装多级的切换设备，在进行交流电源的转换时，要把交流电源的三相相线和交流电源的零线断开。如果对多级切换设备进行自动的切换时，要对每一级的切换设备进行互锁，防止电路的相互连接后造成电路的损坏，对切换设备进行自动切换时，还应该注意合闸周期的调节，根据实际的适应情况和设备的使用时间进行调节，避免分布式船舶通信信号系统的输出信号出现误差，造成整个通信信号系统的崩溃[3]。

五、通信信号系统通信接口中的软件设计

在进行通信系统间的传输协议进行设计时，要根据船载控制主机的模块和通信信号系统的执行模块之间的传递信息进行规划，其中包含船载主机模块与通信信号系统之间的传递和反馈信息，为了方便对通信信号系统中的接口软件传递的信息方便辨认，通信信号系统与控制采用主机的信息指令通常用颜色不同的发光二极管进行表示，船载控制主机模块与通信信号系统的执行模块的反馈信息也可用发光二极管进行信息传递，并选用不同种类的信息传递方式对船载控制主机模块与通信信号系统的执行模块的反馈信息和传递信息进行区分。

因所设计的分布式船舶通信信号系统要求具备很高的安全性与实时性，所以，在控制主机与执行单元进行信息传输时一定要考虑其安全性与实时性，由此实现通信装置的控制以及装置运行状态信息的获取，且系统中控制主机与执行单元间采用封闭式通信方式。

总结：在传统的通信信号系统的基础之上，衍生出了分布式船舶通信信号系统，其硬件安装使用插卡连接，以保障通信信号系统在运行时的流畅性和信号传输以及接受时的稳定性。与传统的通信信号系统相比，通信系统模块中的容错和安全管理模块设计的核心内容为FPGA，提高了对信号处理的运算速率和信号输出速度。分布式船舶通信信号系统的电源模块采用输入交流自动切换配电柜，采用UPS方式进行配电的电源，电源总开关和电源运行监控设备，且交流配电柜安装多级的切换设备，在进行交流电源的转换，根据实际的适应情况和设备的使用时间进行调节。分布式船舶通信信号系统的优化后使用的安全性和稳定性得到了实质性的提高。

参考文献

[1]邓渭伟,马社祥,孟鑫.船舶通信信号传输质量优化检测算法及仿真[J].计算机仿真,2017,34(8):201–205.

[2]张尊续,刘春平,唐可赞.基于IDP卫星通信模块的远洋船舶实时监控系统[J].单片机与嵌入式系统应用,2014,14(2):53–56.

[3]崔昆涛,孙文强,夏国忠.基于北斗技术的海上安全与通信系统[J].中国航海,2015,38(4):15–17.

作者简介

贺富强（1985-03-08），男，汉族，籍贯：陕西省渭南市，当前职务：调试员，当前职称：助理工程师，学历：大专，研究方向：船舶通讯。