0 引言

深海岸基的信息传递不论是在工业航运应用还是在军用上都起着举足轻重的作用，建立完备的信息传输系统有助于实现船舶设备的正常运行、水下设备实时监控和实时海底观测等工况。在信息传输系统中，信息传递的数据流有音频、视频和图片等各种多媒体信息。

中国是世界上海岸线最长的国家之一，拥有着无数的岛礁和港口，海洋资源极为丰富。中国海洋事业取得巨大进步，在海洋资源开发和利用、海军规模和军事力量的增强等方面，对信息传输和处理的快速性、准确性、时效性的要求越来越高，迫切需要建立一个高效、完备的深海岸基信息传输系统。基于我国复杂的海域地形、复杂的天气状况和长达数千千米的传输距离，深海岸基信息传输系统的建立主要面临以下几个问题：

1）我国的海洋大陆架地形复杂多样，其中不乏地壳运动非常活跃的地带，在这些海底铺设通信光缆的难度很大，后期维修的成本很高，恢复周期长；

2）我国南北气候条件差异大，卫星通信易受天气条件影响，基于卫星的短波通信不稳定，使信息传输的质量大大下降；

3）传统的通信手段结构单一，信息传输的跨度小，不能满足深海岸基信息传输的要求，而且抗干扰能力和稳定性较差。

1 散射通信的特点

针对传统通信技术在海岸信息传输中的短板，基于散射通信技术的新型信息传输系统逐渐建立起来。对流层大气中密布着对光和电磁波起漫散射作用的细小微粒，利用这些微粒漫散射作用发展起来的通信技术就是散射通信技术。散射通信技术涵盖范围广，传播距离可达到上千公里。散射通信技术的电磁波频段为超短波，它的传输速率和功率决定了单跳通信距离。散射通信与传统通信技术相比有几个突出优势：

1）散射通信的单跳距离可达几百海里远，适合深海岸基信息传输系统中岛屿与岛屿、岛屿与海岸之间远程通信的工作条件。

2）传输速度快，传输阈值宽，可以传输各种多媒体信息，速率可到8Mb/s；抗干扰能力比传统通信技术强，在极端恶劣的天气条件，比如：暴风雨天气、太阳风暴、极光等的影响小，甚至基本不受其影响。

3）安全性能高。散射通信技术的安全性能有利于保障深海岸基信息传输系统的信息保密性。

尽管海岸之间的信息传递相比较陆上通信有诸多难点，但基于散射通信技术的深海岸基信息传输系统可以最大限度的利用海域工作调节的优势，比如海洋上空的对流层散射效果更好，赤道无风区的对流层可以使散射通信技术的耗能降到最低；海上没有高山等可以遮挡信号的障碍物，信号传输效率更高。目前基于散射通信的海底检测系统已经广泛应用于远洋船只和潜艇上，通过船舶和岸上基站的信息传递，可以准确侦测海底6 000 m的形貌和地质条件。其基本结构如图 1所示。

2 深海岸基信息传输系统 2.1 信息传输系统的远程骨干网

深海岸基信息传输系统主要应用于大陆与岛屿、大陆与海上作业平台、岛屿与海上作业平台之间。为了实现信息传递的最优化必须建立相应的逻辑拓扑结构网，首先要建立的就是包括大陆和岛礁的远距离骨干网。整个骨干网跨距500 km以上，并结合海上船舶和作业平台的无线局域网实现系统的骨干搭建。其中，关键是建立信息传输系统节点，节点之间必须能完成高效、大容量的信息传输。节点的构建途径为：

1）海底通信光缆。海底通信光缆的信息传递安全性、高效性在世界范围内得到认可，在系统节点之间铺设海底光缆可以保障基本的信息传输，同时需要结合散射通信技术，防止海底光缆因为外界因素而中断。

2）如果海底地形条件和海流状况不适合铺设光缆，就需要在节点之间建立卫星与散射通信相结合的通信技术手段：优先级别高、时效性要求高的信息比如海上部队的业务信息、远洋船只航道的天气信息等利用散射频段传递；优先级别低，对时间要求不高的信息比如：海岛侦测等利用卫星信号传输。散射通信和卫星通信技术两者相互结合，又互为补充的构建深海岸基信息传输系统，实现了在节能和效率上的双赢。

2.2 地域网拓扑结构

深海岸基信息传输系统中大陆、海岛骨干网的逻辑拓扑结构为网状，地域网的拓扑结构为链状。这种拓扑结构和链、网结合的方式，有助于提高跨距较大的信息传输能力, 而且成本低、鲁棒性好。

超视距地域网的信息传输跨距在220 km以上，包括海岸、岛礁、卫星链路和作业平台之间的信息传递等。地域网的拓扑结构示意图如图 2所示：

在该地域网内，一级节点也就是簇头节点需要选取地质和环境较好的岛礁，网状结构的布置可以支持任意2个节点之间的信息传输。其余岛礁作为二级节点，信息先向一级节点汇总，然后借由骨干网接入到整个信息传输系统中。

2.3 局域无线接入网

海岛无线局域网是由一级节点和其周围的二级节点组成的地域网络，该局域网设置接入骨干网的专用节点，同时设置空、海信息传输设备，利用散射通信技术和卫星通信技术，空中作业的飞行器可实现与大陆的信息实时对接，海上作业的船只可在节点附近周边实现实时对接。该海岛无线接入网的设备结构图如图 3所示：

作业飞机和船舶配备无线接入终端VHF/UHF电台话音接入终端，与节点岛屿的VHF/UHF电台设备联网，具有动态接入能力，从而使得飞机和船只的实时数据可以接入传输系统；同时该无线接入网可在突发危险状况下利用海上作业设备的应急接入终端机，保障了信息传输的安全性，也为海上作业提供了应急安全保障。

3 深海岸基信息传输系统的建立

由上文可知，基于散射通信技术的深海岸基信息传输系统主要包括骨干网络和海上无线局域网，信息传递的途径主要包括岛礁之间的海底光缆、散射信号等。一级节点的岛屿之间信息跨距大，彼此的信息传输量大、需求高，二级节点岛礁超视距分布。目前传输跨距已经达到了1 000 km。基于散射通信技术的深海岸基信息传输系统具备以下优点：

1）随着散射通信技术的更新换代，该信息传输系统内的传输速度达到较高水平。目前，跨距200 km以内的节点之间信息传输支持2 Mb/s的传递速率，跨距500 km以上的节点之间信息传输速率可达256 kb/s；跨距100 km以内的相邻节点之间信息传输可支持34 Mb/s的传输速率。

2）传输容量大。散射通信技术充分利用对流层散射优势，在传输容量上比传统通信技术提高了一个数量级，最高的传输容量可达30 Mb/s，完全可以满足深海岸基信息系统的多元化、大容量的要求。

3）信息传输稳定性高。在海岸和海上的对流层环境中，利用散射通信技术可以大幅提高链路信息传输的稳定性。散射通信技术利用平流层散射效应，最大程度的降低海上气候条件和海岸、岛礁复杂地势对信息传输造成的不利影响。

目前，海上钻井平台已经成功应用基于散射通信技术的深海岸基信息传输系统，并取得了良好的应用效果。以该系统为核心，同时配合海底光缆和卫星通讯网络等传统通信手段实现信息传输的有机统一，是实现岸海、岛礁、海上作业平台和空中作业设备之间信息传递的最佳方案。

4 结语

本文提出了基于散射通信技术的深海岸基信息传输系统，系统分析了散射通信技术相对传统通信技术的优势，同时论述了该系统的结构组成。一、二级节点岛礁的跨距骨干网保证了该系统的主要链路信息传输的高效性；链状、网状拓扑结构的地域网最大限度的提高散射通信技术的应用，提高信息传输的稳定性；局域接入网保证了海上作业平台和岛礁之间的信息实时对接。未来随着深海岸基信息传输系统的发展，新型岸基控制系统、维护系统和岸基与水下探测设备对接技术将会逐渐发展起来。