综合船桥系统通讯网络设计
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
４ ８
天津航海
２ １ 年第 １期 ０１
综 合 船桥 系统 通讯 网络 设 计 冰
张 崇猛 宋超 周 志永 郑 荣 才
（ 津航 海仪 器研 究所 天 天 津 ３０ ３ ） ０ １１
摘
议 。
要： 综合船桥 系统通信网络是船舶 自 动化 系统的核心组成部分。文章在研 究国外
船桥 系统 网络通 信技 术 的基础 上 ， 重点探 讨 了综合船 桥 系统 网络 体 系结 构 以及 相 关 的通 信协
２ 中层 网 络 为 ｌＭ ｌ０ ｌ０ Ｍ 自适 应 交 换 ） ０ ／ ０ ０Ｏ
数据分配系统和多种导航传感器 （ 如罗经、 Ｐ 、 Ｉ Ｇ ＳＡ Ｓ 等） 进行有机地组合 ， 实现 了船舶导航 、 驾控 、 避碰 和安全管理等功能的综合集成 ， 最大限度地提高 了 船舶航 行 的效 率 和安全 性 。 由此 可见 网络 技术是 综
中华 人 民共 和 国 科技 部 支 持 项 目 。 目号 （０ ６ Ａ ０ Ｄ ４ 项 ２０Ｂ Ｇ ３ ０ ）
收稿 日期 ： １ ２—１ ２ ０—１ ５ ０
为满 足系 统 对 外 通 信 要 求 ， 线 接 入 网 由 Ｉ— 无 ｎ
作者 简介 ： 张崇猛 （ ９ ５一） 男 ， １７ ， 山东 省人 ， 高级 工程 师 ， 主 要从事舰船 总体设计工作 。
Ｉ Ｅ ８ ２ ３以太 网的 帧 格式 ， 向后 兼 容传 统 的 网 Ｅ Ｅ ０． 可
络 通信 介 质 ， 支 持 通 过 Ｃ ＭＡ Ｃ 协议 的全双 工 并 Ｓ ／Ｄ
和半 双工传 输 。
为了保证网络高速 、 可靠运行、 支持海图数据、 雷达视频图像、 Ｒ Ａ目标 、 ＡＰ 各类导航数据及监控数 据的实时传输要求 ， 同时可与船舶各部门子网互联、
关 键词 ： 综合船桥
１ 引言
网络 技 术
现 场 总线
体 系结构 冗余
络具 备高 可靠性 和抗 毁 性 。
３ 网络 系统设 计
综合船桥系统 （Ｂ ） ＩＳ 是基 于网络信息共享的系 统， 其充分利用计算机、 网络和智 能控制等技术 ， 将
电子 海 图 显 示 与 信 息 系 统 （ Ｃ Ｉ 、 航 雷 达 Ｅ ＤＳ） 导 （ Ｐ Ｒ Ｒ ｄｒ 、 Ａ Ａ ａａ） 自动操 舵 （ ｕｏｉｔ仪 、 警 系统 、 Ａ ｔｐｌ ） 报 ｏ
３ １ 网络组成与结构 ． 船桥 网络应满足船桥系统各传感器之间、 各设 备 之间 、 子 系统 之间 以及船 一岸 、 一 之间 的各 各 船 船 类信息交互通信要求 ， 因此采用多种 网络通信技术 相结合的设计方式。 参考 Ｋ Ｎ Ｓ Ｅ Ｇ Ｋ —Ｂｉｇ 桥 系统 、 Ａ Ｏ ＧＢＲ ｒ ｅ船 ｄ Ｓ Ｍ Ｎ Ｃ Ｓ综合导航与驾控系统 的网络体 系结构 ， ＡＯ 船桥 通信 网络采 用 三层 结构 ： １ 上层 网络 为无 线通信 网络 ， ） 用于船 一 船 岸、 船之间远程无线通信 ， 并通过海事通信卫星与广
合船桥 系统 的核心 技 术 ， 是 现 代 舰 船 自动化 与 信 也
息化 建设 的重 要基础 。 ２ 系统主要 功能
一
船桥 系统是构建在 网络平 台上 的信息集成系 统， 船桥系统通信网络应具备下述功能： １ 网络需要对船桥系统 的数据信 息与控制信 ） 息 的传输提供 全 面支 撑 ， 持 全 部 驾 控 、 航 、 控 支 导 监 与报警信息的采集、 处理 、 分发 ， 所有信息通过 网络
做到 资源共享 ；
域 网相连 ；
式以太网络 ， 采用光 缆与双绞线屏蔽 电缆相结合的 连接方式 ， 实现海图工作站、 雷达工作站及综合信息
处理 工作 站等 船桥 设 备 之 间 网络 通 信 ， 时通 过 网 同 关 与其它 船用 系统 进行 信息 交 互 ；
２ 支持子网划分 ， ） 各通信 子网 内部互通 ， 彼此 隔离 ， 而同时系统指定信息可以跨 网段传输 ； ３ 所有 的监控数据、 ） 视频 图像、 音数据均能 语
处理 能力 ；
网络通信链路冗余和设备通信接 口冗余 ， 从而保证 了整个网络系统不会因为某个网络节点或通信链路
出现 故 障而导 致 网络 中断 。 网络结 构 如 图 １所 示 。ＩＤ Ｆ Ｂ为支 持 多 种 协议 转换 的智 能总 线数据 桥 。
３ ２ 无 线 接入 网 ．
６ 网ａ ａ服务器、 ｓ 岸基网络系统 、 海事卫星通信设备三 部分组成。三者之间只能通过无线通信 的方式实现
综合 船桥 系统通信 网络设计
张崇猛
宋超
周 志永 郑荣 才
４ ９
一
…
擘
路层 向上 是 相 同的 ， 将 Ｉ Ｅ ８ ２ ３标 准 和 Ａ Ｓ 它 Ｅ Ｅ０． ＮＩ
Ｘ Ｔ ３１ １光纤 信道 技术 结 合起 来 ， 网络 的通 信 传 输 使 速率 增加 到 １ ｂ ｓ千 兆 以 太 网标 准利 用 了现 有 光 Ｇｐ， 纤 信道 的高 速物 理层 接 口技术 的优 点 ， 同时保 持 了
互 通 、 息共 享 的要 求 ， 信 网络 采 用 两 台三层 交换 机 ， 进行 Ｖ Ａ 的 建 立 和 划 分 ； 台交 换 机 具 有 ２ ＬＮ 每 ４个 １Ｍ １０ １００ 自适应 端 口 ， 以满足 与 各种 设 ０ ／ ０ Ｍ／ ０ Ｍ 可 备 以及船 舶 主 干 网 的 连 接 要 求 。两 台交 换 机 通 过
上网；
３ 下层 网络为现场总线通信网 ， ） 主要连接各种 导航 、 驾控及辅航仪器 ， 根据仪器数据传输接 口的不 同， 采用不 同类型的总线连接。考虑到安全因素 ， 整 个网络系统采用了双冗余结构 ， 包括网络设备冗余、
４ 支持船桥系统与其它船用 系统 间的信息交 ） 互， 系统通过海事通信卫星可接人广域 网； ５ 网络内设置智能 网桥 ， ） 具备 良好的异步信息
天津航海
２ １ 年第 １期 ０１
综 合 船桥 系统 通讯 网络 设 计 冰
张 崇猛 宋超 周 志永 郑 荣 才
（ 津航 海仪 器研 究所 天 天 津 ３０ ３ ） ０ １１
摘
议 。
要： 综合船桥 系统通信网络是船舶 自 动化 系统的核心组成部分。文章在研 究国外
船桥 系统 网络通 信技 术 的基础 上 ， 重点探 讨 了综合船 桥 系统 网络 体 系结 构 以及 相 关 的通 信协
２ 中层 网 络 为 ｌＭ ｌ０ ｌ０ Ｍ 自适 应 交 换 ） ０ ／ ０ ０Ｏ
数据分配系统和多种导航传感器 （ 如罗经、 Ｐ 、 Ｉ Ｇ ＳＡ Ｓ 等） 进行有机地组合 ， 实现 了船舶导航 、 驾控 、 避碰 和安全管理等功能的综合集成 ， 最大限度地提高 了 船舶航 行 的效 率 和安全 性 。 由此 可见 网络 技术是 综
中华 人 民共 和 国 科技 部 支 持 项 目 。 目号 （０ ６ Ａ ０ Ｄ ４ 项 ２０Ｂ Ｇ ３ ０ ）
收稿 日期 ： １ ２—１ ２ ０—１ ５ ０
为满 足系 统 对 外 通 信 要 求 ， 线 接 入 网 由 Ｉ— 无 ｎ
作者 简介 ： 张崇猛 （ ９ ５一） 男 ， １７ ， 山东 省人 ， 高级 工程 师 ， 主 要从事舰船 总体设计工作 。
Ｉ Ｅ ８ ２ ３以太 网的 帧 格式 ， 向后 兼 容传 统 的 网 Ｅ Ｅ ０． 可
络 通信 介 质 ， 支 持 通 过 Ｃ ＭＡ Ｃ 协议 的全双 工 并 Ｓ ／Ｄ
和半 双工传 输 。
为了保证网络高速 、 可靠运行、 支持海图数据、 雷达视频图像、 Ｒ Ａ目标 、 ＡＰ 各类导航数据及监控数 据的实时传输要求 ， 同时可与船舶各部门子网互联、
关 键词 ： 综合船桥
１ 引言
网络 技 术
现 场 总线
体 系结构 冗余
络具 备高 可靠性 和抗 毁 性 。
３ 网络 系统设 计
综合船桥系统 （Ｂ ） ＩＳ 是基 于网络信息共享的系 统， 其充分利用计算机、 网络和智 能控制等技术 ， 将
电子 海 图 显 示 与 信 息 系 统 （ Ｃ Ｉ 、 航 雷 达 Ｅ ＤＳ） 导 （ Ｐ Ｒ Ｒ ｄｒ 、 Ａ Ａ ａａ） 自动操 舵 （ ｕｏｉｔ仪 、 警 系统 、 Ａ ｔｐｌ ） 报 ｏ
３ １ 网络组成与结构 ． 船桥 网络应满足船桥系统各传感器之间、 各设 备 之间 、 子 系统 之间 以及船 一岸 、 一 之间 的各 各 船 船 类信息交互通信要求 ， 因此采用多种 网络通信技术 相结合的设计方式。 参考 Ｋ Ｎ Ｓ Ｅ Ｇ Ｋ —Ｂｉｇ 桥 系统 、 Ａ Ｏ ＧＢＲ ｒ ｅ船 ｄ Ｓ Ｍ Ｎ Ｃ Ｓ综合导航与驾控系统 的网络体 系结构 ， ＡＯ 船桥 通信 网络采 用 三层 结构 ： １ 上层 网络 为无 线通信 网络 ， ） 用于船 一 船 岸、 船之间远程无线通信 ， 并通过海事通信卫星与广
合船桥 系统 的核心 技 术 ， 是 现 代 舰 船 自动化 与 信 也
息化 建设 的重 要基础 。 ２ 系统主要 功能
一
船桥 系统是构建在 网络平 台上 的信息集成系 统， 船桥系统通信网络应具备下述功能： １ 网络需要对船桥系统 的数据信 息与控制信 ） 息 的传输提供 全 面支 撑 ， 持 全 部 驾 控 、 航 、 控 支 导 监 与报警信息的采集、 处理 、 分发 ， 所有信息通过 网络
做到 资源共享 ；
域 网相连 ；
式以太网络 ， 采用光 缆与双绞线屏蔽 电缆相结合的 连接方式 ， 实现海图工作站、 雷达工作站及综合信息
处理 工作 站等 船桥 设 备 之 间 网络 通 信 ， 时通 过 网 同 关 与其它 船用 系统 进行 信息 交 互 ；
２ 支持子网划分 ， ） 各通信 子网 内部互通 ， 彼此 隔离 ， 而同时系统指定信息可以跨 网段传输 ； ３ 所有 的监控数据、 ） 视频 图像、 音数据均能 语
处理 能力 ；
网络通信链路冗余和设备通信接 口冗余 ， 从而保证 了整个网络系统不会因为某个网络节点或通信链路
出现 故 障而导 致 网络 中断 。 网络结 构 如 图 １所 示 。ＩＤ Ｆ Ｂ为支 持 多 种 协议 转换 的智 能总 线数据 桥 。
３ ２ 无 线 接入 网 ．
６ 网ａ ａ服务器、 ｓ 岸基网络系统 、 海事卫星通信设备三 部分组成。三者之间只能通过无线通信 的方式实现
综合 船桥 系统通信 网络设计
张崇猛
宋超
周 志永 郑荣 才
４ ９
一
…
擘
路层 向上 是 相 同的 ， 将 Ｉ Ｅ ８ ２ ３标 准 和 Ａ Ｓ 它 Ｅ Ｅ０． ＮＩ
Ｘ Ｔ ３１ １光纤 信道 技术 结 合起 来 ， 网络 的通 信 传 输 使 速率 增加 到 １ ｂ ｓ千 兆 以 太 网标 准利 用 了现 有 光 Ｇｐ， 纤 信道 的高 速物 理层 接 口技术 的优 点 ， 同时保 持 了
互 通 、 息共 享 的要 求 ， 信 网络 采 用 两 台三层 交换 机 ， 进行 Ｖ Ａ 的 建 立 和 划 分 ； 台交 换 机 具 有 ２ ＬＮ 每 ４个 １Ｍ １０ １００ 自适应 端 口 ， 以满足 与 各种 设 ０ ／ ０ Ｍ／ ０ Ｍ 可 备 以及船 舶 主 干 网 的 连 接 要 求 。两 台交 换 机 通 过
上网；
３ 下层 网络为现场总线通信网 ， ） 主要连接各种 导航 、 驾控及辅航仪器 ， 根据仪器数据传输接 口的不 同， 采用不 同类型的总线连接。考虑到安全因素 ， 整 个网络系统采用了双冗余结构 ， 包括网络设备冗余、
４ 支持船桥系统与其它船用 系统 间的信息交 ） 互， 系统通过海事通信卫星可接人广域 网； ５ 网络内设置智能 网桥 ， ） 具备 良好的异步信息