浮式大功率5G信号基站及浮式5G信号基站覆盖网络论文和设计-东之杰

全文摘要

本实用新型提供了一种浮式大功率5G信号基站及浮式5G信号基站覆盖网络，涉及通信技术领域，该浮式大功率5G信号基站包括5G天线阵列、第一浮体、光纤和第一供电装置；该5G天线阵列固定设置在第一浮体上；该光纤用于将5G天线阵列与海底光缆连接，以建立通信通道；该第一供电装置用于给5G天线阵列提供电源。本实用新型实施例提供的浮式大功率5G信号基站及浮式5G信号基站覆盖网络，可以以较低成本将岸基网络拓展到海面，有效改善船舶网络通信效果，增强船舶旅行体验。

主设计要求

1.一种浮式大功率5G信号基站，其特征在于，包括：5G天线阵列、第一浮体、光纤和第一供电装置；所述5G天线阵列固定设置在所述第一浮体上；所述光纤用于将所述5G天线阵列与海底光缆连接，以建立通信通道；所述第一供电装置用于给所述5G天线阵列提供电源。

设计方案

1.一种浮式大功率5G信号基站，其特征在于，包括：5G天线阵列、第一浮体、光纤和第一供电装置；

所述5G天线阵列固定设置在所述第一浮体上；

所述光纤用于将所述5G天线阵列与海底光缆连接，以建立通信通道；

所述第一供电装置用于给所述5G天线阵列提供电源。

2.根据权利要求1所述的浮式大功率5G信号基站，其特征在于，所述第一供电装置包括电力电缆；

所述电力电缆分别与所述5G天线阵列和海底电缆相连，以通过所述海底电缆给所述5G天线阵列提供电源。

3.根据权利要求2所述的浮式大功率5G信号基站，其特征在于，还包括：缆绳；所述缆绳分别所述第一浮体和所述海底电缆相连接。

4.根据权利要求1所述的浮式大功率5G信号基站，其特征在于，还包括：支架；所述支架用于将所述5G天线阵列固定在所述第一浮体上。

5.根据权利要求1所述的浮式大功率5G信号基站，其特征在于，在所述光纤一端设置有插接头，在所述5G天线阵列上设置有与所述插接头相匹配的插接口。

6.一种浮式5G信号基站覆盖网络，其特征在于，包括多个权利要求1-5任一项所述的浮式大功率5G信号基站，且相邻的两个所述浮式大功率5G信号基站之间通信连接。

7.根据权利要求6所述的浮式5G信号基站覆盖网络，其特征在于，还包括多个浮式微5G信号基站；所述浮式微5G信号基站包括微型信号基站、第二浮体、第二供电装置和固定装置；

所述微型信号基站固定设置在所述第二浮体上；

所述第二供电装置用于给所述微型信号基站提供电源；

所述固定装置用于将所述第二浮体固定在特定的海域。

8.根据权利要求7所述的浮式5G信号基站覆盖网络，其特征在于，所述第二供电装置为太阳能面板，所述太阳能面板与所述微型信号基站电连接。

9.根据权利要求7所述的浮式5G信号基站覆盖网络，其特征在于，所述固定装置包括锚链和锚，所述锚链分别与所述第二浮体和所述锚相连接。

10.根据权利要求7所述的浮式5G信号基站覆盖网络，其特征在于，各个所述浮式大功率5G信号基站连接于同一条海底光缆，且所述浮式微5G信号基站沿垂直所述海底光缆的方向分布。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其是涉及一种浮式大功率5G信号基站及浮式5G信号基站覆盖网络。

背景技术

现有船舶网络通讯主要通过V-SAT(甚小口径卫星)通讯，甚小口径天线卫星通讯技术采用Ku或Ka波段，Ku波段频率10.7～18.0GHz，该波段波长与雨滴大小相近，在雨雪天气受影响较大。Ka波段频率范围为26.5～40Ghz，同样受雨雪影响巨大。甚小口径天线卫星通讯技术由于采用厘米波传输，频率低限制了信息承载量，导致带宽太小，因此存在低带宽、高延迟的情况。并且，因为需要跟踪卫星运动，V-SAT天线需要俯仰回转机构帮助调整，还存在体积大的问题，另外，因其需发射卫星进行通讯转接，成本也高昂。

4G技术是现用最广泛的无线通讯技术之一，其优点是带宽较高，基站承载能力强，陆上覆盖范围广泛，具有良好的适用性基础。4G通讯技术要求设备必须直接与基站对话才能完成数据传输，如果要在海面覆盖基站，则需要大量敷设海底光缆。目前，在海洋领域，4G通讯技术一直未能完成覆盖，究其原因，主要是因为海洋通讯基站覆盖成本过高的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种浮式大功率5G信号基站及浮式5G信号基站覆盖网络，可以以较低成本将岸基网络拓展到海面，有效改善船舶网络通信效果，增强船舶旅行体验。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种浮式大功率5G信号基站，包括：5G天线阵列、第一浮体、光纤和第一供电装置；该5G天线阵列固定设置在第一浮体上；该光纤用于将5G天线阵列与海底光缆连接，以建立通信通道；该第一供电装置用于给5G天线阵列提供电源。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该第一供电装置包括电力电缆；该电力电缆分别与5G天线阵列和海底电缆相连，以通过该海底电缆给该5G天线阵列提供电源。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该基站还包括：缆绳；该缆绳分别该第一浮体和该海底电缆相连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该基站还包括：支架；该支架用于将该5G天线阵列固定在该第一浮体上。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，在该光纤一端设置有插接头，在该5G天线阵列上设置有与该插接头相匹配的插接口。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种浮式5G信号基站覆盖网络，包括多个上述第一方面及其可能的实施方式之一提供的浮式大功率5G信号基站，且相邻的两个该浮式大功率5G信号基站之间通信连接。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，该网络还包括多个浮式微5G信号基站；该浮式微5G信号基站包括微型信号基站、第二浮体、第二供电装置和固定装置；该微型信号基站固定设置在第二浮体上；该第二供电装置用于给微型信号基站提供电源；该固定装置用于将第二浮体固定在特定的海域。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，该第二供电装置为太阳能面板，该太阳能面板与该微型信号基站电连接。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，该固定装置包括锚链和锚，该锚链分别与该第二浮体和该锚相连接。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，各个该浮式大功率5G信号基站连接于同一条海底光缆，且该浮式微5G信号基站沿垂直该海底光缆的方向分布。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种浮式大功率5G信号基站及浮式5G信号基站覆盖网络，该基站包括5G天线阵列、第一浮体、光纤和第一供电装置；该5G天线阵列固定设置在第一浮体上；该光纤用于将5G天线阵列与海底光缆连接，以建立通信通道；该第一供电装置用于给5G天线阵列提供电源。本实用新型实施例提供的浮式大功率5G信号基站，应用5G通信技术，通过在海面设置可漂浮的通信基站，并利用已经敷设的海底光缆网络，将通信基站和海底光缆连接，建立沿海底光缆的通信覆盖网络，可以以较低成本将岸基网络拓展到海面，有效改善船舶网络通信效果，增强船舶旅行体验。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种浮式大功率5G信号基站示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种浮式5G信号基站覆盖网络示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种浮式微5G信号基站示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种浮式5G信号基站覆盖网络示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

5G技术是新一代移动通讯无线接入技术，采用超高频率和超高频宽，传输速率达到10Gbps。端容量巨大，可同时连接设备多。端到端时延可达到毫秒级低延时。5G网络还具有子规划和自愈能力，可以根据实时变动调整信号覆盖和接收。具有D2D连接能力，两端之间通讯不需经过基站。

现有船舶网络通讯主要依赖卫星通讯，存在上下行带宽窄，资费高的问题。而常用的4G信号技术则需要敷设大量基站和海底光缆才能将信号覆盖在岸边水域和岛屿周边，成本较高且效果不理想。这些问题一定程度上制约了对物联网要求极高的船舶智能化的发展。

基于此，本实用新型实施例提供的一种浮式大功率5G信号基站及浮式5G信号基站覆盖网络，可以以较低成本将岸基网络拓展到海面，有效改善船舶网络通信效果，增强船舶旅行体验。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种浮式大功率5G信号基站进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供了一种浮式大功率5G信号基站，该基站包括5G天线阵列、第一浮体、光纤和第一供电装置。

其中，该5G天线阵列固定设置在第一浮体上，该第一浮体可以是方形、圆形、锥形或其他形状，可以是空心的或者实心的，可以是塑料、泡沫、木材质或者其它低密度耐海水腐蚀的材质。这里，可以设置支架，并通过支架将5G天线阵列固定在该第一浮体上，支架的材质可以选用硬度较大、密度较小的合金材料，以使5G天线阵列可以稳固地固定在第一浮体上。

在该装置中，5G天线阵列可以是Massive MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)天线阵列。其中，MIMO技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，可以成倍的提高系统信道容量。MIMO技术可以有效利用在收发系统之间的多个天线之间存在的多个空间信道，传输多路相互正交的数据流，从而在不增加通信带宽的基础上提高数据吞吐率以及通信的稳定性。而Massive MIMO技术在此基础之上更进一步，在有限的时间和频率资源基础上，采用上百个天线单元同时服务多达几十个的移动终端，更进一步提高了数据吞吐率和能量的使用效率。传统的TDD(Time Division Duplexing，时分双工)网络的天线基本是2天线、4天线或8天线，而Massive MIMO的通道数则达到64或128或256个。

在该基站中，光纤用于将5G天线阵列和海底光缆相连接，以建立通信通道，该基站的信号通过光纤传输到海底光缆，并由海底光缆传输到岸上基站，同时，岸上基站的信号可以经海底光缆和光纤的传输，到达该浮式基站，从而使得该基站和岸上信号基站之间实现信号的传输。为了光纤和5G天线阵列之间的连接更加便利，在其中一种实施方式中，可以在光纤的一端设置插接头，在5G天线阵列上设置有与该插接头相匹配的插接口。

另外，第一供电装置用于给5G天线阵列提供电源，在其中一种实施方式中，该第一供电装置可以包括电力电缆，并且，该电力电缆分别与5G天线阵列和海底电缆相连，以通过该海底电缆给该5G天线阵列提供电源。此外，该供电装置也可以是独立电源，例如可以是锂电池或者蓄电池，也可以是太阳能面板，通过将太阳能转化为电能以持续给5G天线阵列，而免去电源更换的操作。

为了增加该浮式大功率5G信号基站在海域上的稳固，避免该基站被风浪吹动而飘离原先放置的海域范围，在其中一种实施方式中，还设置了缆绳，其中，该缆绳分别该第一浮体和该海底电缆相连接，从而可以更好固定住浮体，减小其移动范围。

参见图1，为本实用新型实施例提供的一种浮式大功率5G信号基站示意图，由图1可见，该浮式大功率5G信号基站包括5G天线阵列、支架、第一浮体、光纤、电力电缆和缆绳，其中，5G天线阵列通过支架设置在第一浮体上，支架的设置使得5G天线阵列可以远离海面一定距离，从而减少海浪与天线阵列的接触，缓解海水对天线阵列可能造成腐蚀的问题。另外，该5G天线阵列还连接有光纤和电力电缆，光纤的另一端连接至海底光缆，电力电缆的另一端连接至海底电缆，这样，即实现了通过海底电缆给5G天线阵列供电，并且，5G天线阵列可以通过光纤和海底光缆与岸上信号基站之间通信。再者，在第一浮体的下方还连接有缆绳，缆绳与光纤和电力电缆相互缠绕，以增加整体的强度，并且，缆绳的另一端固定在海底电缆上。在图1示出的实施方式中，该缆绳的的材料为钢索、麻、棉绳中的一种，也可以是合成纤维，例如锦纶、丙纶、维纶、涤纶等，合成纤维缆绳除比重轻、强度高、抗冲击和耐磨性好以外，还具有耐腐蚀、耐霉烂、耐虫蛀等优点。

在图1示出的浮式大功率5G信号基站中，5G天线阵列负责收发信号，是该基站的主要设备。基站整体通过浮体提供的浮力漂浮在海面上，光纤负责传输基站间和岸站的信号。电力电缆负责为天线面板提供电力。缆绳负责将整个基站设置在相对固定的海面上，防止基站脱离区域。

在实际操作中，单个浮式大功率5G信号基站覆盖一定的信号范围，在其覆盖范围内，船舶或其他通讯终端可以与该基站建立信号连接，从而可以接收从该基站发送的信号，也可以通过该基站向外发送信号，从而实现网络通讯。由于采用5G天线阵列，5G技术采用超高频率和超高频宽，传输速率达到10Gbps，另外，其端容量巨大，可同时连接设备多，并且，端到端时延可达到毫秒级低延时。5G网络还具有子规划和自愈能力，可以根据实时变动调整信号覆盖和接收。对于船舶通讯，通过连接浮式大功率5G信号基站而实现网络通讯，相比于传统的甚小口径卫星通讯方式或者4G通讯，这种5G通讯资费成本更低，带宽更高，速度更快，延时更低。

本实用新型实施例提供的一种浮式大功率5G信号基站，该基站包括5G天线阵列、第一浮体、光纤和第一供电装置；该5G天线阵列固定设置在第一浮体上；该光纤用于将5G天线阵列与海底光缆连接，以建立通信通道；该第一供电装置用于给5G天线阵列提供电源。该实用新型应用5G通信技术，通过在海面设置可漂浮的通信基站，并利用已经敷设的海底光缆网络，将通信基站和海底光缆连接，建立沿海底光缆的通信覆盖网络，可以以较低成本将岸基网络拓展到海面，有效改善船舶网络通信效果，增强船舶旅行体验。

实施例二：

参见附图2，为本实用新型实施例提供的一种浮式5G信号基站覆盖网络的示意图，由图2可见，该浮式5G信号基站覆盖网络包括多个上述实施例一及其可能的实施方式之一提供的浮式大功率5G信号基站，且相邻的两个该浮式大功率5G信号基站之间通信连接。

在图2示出的实施方式中，各个浮式5G信号基站连接于同一根海底光缆，并且，相邻的两个基站间，其信号的覆盖范围有部分重叠。这样，沿该海底光缆，实现了该海底光缆沿途一定范围内的5G信号的覆盖，使得在信号覆盖范围内的船舶或其他通讯设备可以实现网络通讯。

由于这种浮式大功率5G信号基站需要连接到海底光缆，因此受实际海底光缆的布置的约束，为了进一步扩大覆盖网络的范围，在其中一种实施方式中，该网络还包括多个浮式微5G信号基站，并且，该浮式微5G信号基站包括微型信号基站、第二浮体、第二供电装置和固定装置。

对于该浮式微5G信号基站，微型信号基站固定设置在第二浮体上，这里，也可以通过支架来固定该微型信号基站，使之固定在第二浮体上，并且进一步提升该微型信号基站与海面间的距离，避免海水对该微信信号基站的腐蚀。

另外，第二供电装置用于给微型信号基站提供电源，这里，该第二供电装置可以是蓄电池或者太阳能面板等等。并且，固定装置用于将第二浮体固定在特定的海域，而不致飘离较远。

如图3所示，为本实用新型实施例提供的一种浮式微5G信号基站示意图，由图3可见，该基站包括微型信号基站、太阳能面板、第二浮体、锚链和锚。这里，锚链和锚构成该基站的固定装置，该锚链的两端分别连接至第二浮体和锚，用于将该浮体尽量固定在特定的海域，减缓其漂移。另外，太阳能面板为该基站的供电装置，与该微型信号基站电连接，以给它提供电源。在图3示出的实施方式中，该微型信号基站为微蜂窝型基站，微蜂窝型基站是利用微蜂窝技术实现微蜂窝小区覆盖的移动通信系统，它可以达到小范围即微蜂窝小区内提供高密度话务量的目的。

通过在浮式5G信号基站覆盖网络中增加浮式微5G信号基站，可以解决一些信号难以覆盖的盲点区和阴影区。参见图4，为一种浮式5G信号基站覆盖网络的示意图，该网络包括多个浮式大功率5G信号基站，还包括多个浮式微5G信号基站。在图4示出的实施方式中，各个该浮式大功率5G信号基站连接与同一条海底光缆，相邻的大功率基站之间间隔一定的距离，但各自的信号范围有一定的重叠，并且，各个浮式微5G信号基站沿垂直该海底光缆的方向分布。这样，通过浮式微5G信号基站的设置，可以在垂直海底光缆的方向上，往更大范围的海域扩展信号覆盖范围，并且，通过在大功率5G信号基站之间有信号盲区的位置设置浮式微5G信号基站，有效缓解了信号盲区的通信信号问题。

在图4所示的浮式5G信号基站覆盖网络中，浮式大功率5G信号基站通过海底光缆和电缆收发信号和获取电力，主要负责光缆沿线大面积覆盖工作；而浮式微5G信号基站，搭载较小功率的5G微基站，采用太阳能光伏供电，布置在大功率基站信号边缘和盲区，利用其D2D(Device to Device，设备到设备)、网络自愈和自组织特性，以较低成本呈面状扩大通讯信号覆盖范围。

本实用新型实施例提供的浮式5G信号基站覆盖网络，与上述实施例提供的浮式大功率5G信号基站具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的浮式5G信号基站覆盖网络的具体工作过程，可以参考前述浮式大功率5G信号基站实施例中的对应过程，在此不再赘述。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本实用新型的范围。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

设计图

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