海洋互联网的开放式网络架构的基本理论研究

Today, the terrestrial Internet is an essential platform for almost every social activity. However, the internet service has not yet been popular and extensively applied in the ocean which occupies about 71% the earth surface, which severely hinders the development of marine economy. Currently, the marine Internet is mainly provided by satellite networks, which are expensive with low transmission rate and unable to efficiently support underwater communication. Therefore, it is necessary to jointly apply other networking technologies to form a more efficient Internet service provisioning method. However, so far there is few systematical research on the marine Internet technologies. Therefore, first this project will aim at study of an open network architecture,protocol reference model and network security structure for the marine Internet through computer simulation. This network architecture can enable the marine Internet to carry out adaptive on-time selection and automatic adjustment of networking technologies according to networking environments and traffic characteristics for more efficient provisioning of marine Internet services. Second, based on mathematical analysis,this project will also address the following issue: network connectivity and service cost model as well as the network capacity modelling for the marine Internet based on the proposed open network strcuture. The research result of this project is expected to be a part of fundamental theory for the further development of the marine Internet.

互联网已是当今社会各项活动所不可缺少的重要平台。但是由于特殊地理环境和用户群体的限制，互联网服务在占地球面积71%多的海洋中还没有得到充分的普及和应用，严重影响到海洋经济的发展。现在海洋互联网服务主要通过卫星网络提供，不但价格贵且传输速率低,也无法有效支持水下通信，需要研究如何结合其它网络技术来形成一个更有效的海洋互联网服务系统。但是目前国内外在海洋互联网技术的系统性研究方面相对滞后。所以本项目将（1）通过计算机仿真等手段着重探索海洋互联网的开放式网络架构和相应的协议体系及网络安全结构，使其能有效地融合其它网络技术，并能根据网络环境的现状和变化及用户业务需求来实时地选择适当的网络技术，更有效安全地提供性价比高的海洋互联网服务；（2）将在此基础上，结合数学分析来进一步研究影响基于该网络架构的海洋互联网的连通性能和服务性价比的关键因素及网络容量模型，力争为海洋互联网的进一步发展提供理论支持。

海洋互联网概念是由项目负责人在国际上率先提出。在本项目的支持下，项目组紧紧围绕着海洋互联网所面临的关键问题，经历了从无到有、由点到面的发展历程；在深入全面调研的基础上，逐步认清海洋复杂和艰难的通信组网环境，探索出海洋互联网的基本结构和原理，研究出了一系列拥有我国自我知识产权的海洋互联网的关键组网协议和算法以及海洋互联网空间的相关技术。项目成果产生了期刊论文27篇，学术会议论文11篇，国家发明专利14项（3项已授权），英文专著1部，英文专著章节1篇；其中SCI论文6篇，3篇发表在本领域顶级期刊（影响因子均大于20），为海洋互联网的进一步研发和实现打下了理论基础；大部分专利获上海市浦东新区“2018年重大项目知识产权评议”立项资助，正在进行知识产权分析评议，为后期成果转化做准备；另外，共有50余名名学生参与本项目的研究，30名已经毕业(含4名本科生)；同时，项目负责人应邀在全国各地做了11场有关海洋互联网方面的报告，使更多人了解认识海洋互联网和参与其研究。2018年6月，中国《电信科学》期刊特别组织了一期“海洋互联网专题”，收集了6篇相关文章。海洋互联网是海洋信息网络的重要组成部分，是海洋网络信息体系的基础；它不仅有巨大民用和商用价值，更可以用于国防建设，尤其是海防，以提其通信网络系统的鲁棒性和生存力。它的思想和方法可以进一步延伸应用到陆地网路，形成覆盖全疆域的（陆地、领空、领海）、生存能力强的空、天、地、海一体化网络。但是海洋互联网的实现是个庞大复杂的系统性工程，有许多科学问题和关键技术需要研究和攻关。为了保持我国在这领域的领先优势，需要相关部门统筹协调组织力量，加大对海洋互联网研发的投入力度。本报告书总结本项目的进展情况、简要地介绍所取得的主要科研成果、阐述海洋互联网的重要潜在应用以及进一步发展所面临的主要问题。