远洋渔业船舶船用无线上网和流量控制系统应用初探

文/陈济中 赵兴法 宋自杰 陈帆

党的“十九大”明确提出了“人民至上、以人为本”的宗旨，把人民群众对美好生活的向往作为奋斗目标，提高船员在海上的福利，实现远洋船只海上WiFi接入，满足船员海上上网的需求，中国水产总公司航运部进行“远洋渔船船用无线上网和流量控制系统”测试和应用。通过宽带卫星通信终端，连接船端无线上网和流量控制设备，达到将卫星宽带数据通过WiFi的方式，接通船员的手机/笔记本电脑，实现船员上网和使用微信或QQ联系家人的功能。

一．系统组成

实现船员远洋无线上网，从技术和管理层面着手，打造一个“五位一体”的海上WiFi平台，分别是：

（一）宽带卫星设备

利用远洋运输船上的宽带卫星设备，变更原有的250M/月，申请1G/月的流量套餐，保留原有的250M对公专用，将另外的750M分配给船上25位船员使用，每人每月占有30M的流量，满足通过微信或QQ跟家沟通时基本的文字、信息和图片传输。

（二）双模无线AP热点分布

在船上的办公区和休息区安装两个AP热点，发出WiFi信号，船员可以很方便的使用手机等设备连接到WiFi，并使用个人账号和密码进行Portal登录网络。

（三）船员上网流量控制和计费系统

本系统可以合理分配每位船员的上网流量，严格控制每个船员账户每月30M的卫星流量。同时控制好船员上网的时间和费用，后台监测每个账户的在线联网情况，使得船长或二副可以方便快捷的管理船员上网时间。当个别船员需要自费用到更多流量时，可以酌情扩充其个人账户流量。

（四）船端防火墙安全防护

系统安装船端硬件防火墙，采用七层安全协议，不仅可设置常规的网页过滤和病毒防护，而且通过制定防火墙“白名单”目录，限定船员仅登录固定的网站和通信软件，隔绝其他潜在的网络病毒源或恶意攻击，保障船端的网络安全。

（五）优质的宽带卫星流量资费套餐

通过与优质的卫星通信服务商合作，制定合理的船员流量资费套餐，使船员能够用得起，用得好。船员表示：能够花费较低的费用得到满足正常需求的通信服务，可以跟家人保持联系，发送和接收到与家人的文字、语音和图片，在海上枯燥的航行和作业中是一件感到幸福的事情。

二．通信原理和硬件实现

互联网Internet数据通过宽带卫星系统传输，接入船端防火墙，经过防火墙的安全数据进入网络控制器（NAC+AC），最后由PoE供电和分配数据的AP实现WiFi通信。

利用RADIUS模式对每个船员账户的流量进行统计和计费，RADIUS是网络远程接入设备的客户和包含用户认证与配置信息的服务器之间信息交换的标准客户/服务器模式。它包含有关用户的专门简档，如：用户名、接入口令、接入权限等。这是保持远程接入网络的集中认证、授权、计费和审查的得到接受的标准。RADIUS认证系统包含三个方面：认证部分、客户协议以及计费部分，其中：RADIUS 认证部分安装在旁接的计费服务器上，即RADIUS认证服务器；客户协议运行在数据接入设备网络控制器上。这些RADIUS客户把认证请求发送给RADIUS认证服务器，并按照服务器发回的响应做出行动；RADIUS计费部分收集统计数据，并可以生成每位账户内进行网络通信的数据流量报告和账单。本系统的网络拓扑图请见图一。

图1 系统拓扑图

理论研究和通信原理可行性分析后，就可以选择稳定可靠的硬件设备进行搭建了。考虑到船上的宽带卫星设备带宽约250K的情况下，系统数据传输和处理量级较小，船上AP安装数量低于10个，船上用户量较少（一般不会超过100位），本系统选择的NAC+AC控制器为基于MTK7621处理器的Linux系统的本地网络控制器，计费系统则选择是基于Intel X86系统的计费服务器。船员连接WiFi后手机的用户登录和认证界面基于Web形式的Portal验证，不需要手机安装任何软件即可登录上网。本系统硬件连接图请见图二。

图2 硬件连接图

三．船上网络管理

船用无线上网和流量控制系统后台管理根据卫星通信设备带宽和总流量进行设置，同时通过合理的设定每位船员的套餐，实现船员在可控和有效的管理下快乐上网。通过对船上网络管理员（二副）和船员进行简单的培训后，即可按照以下原则进行管理：

（一）控制每个船员账户的流量，当月超出后，网络停机，下个月重新开机。目前每个船员设置为每月30兆的流量。总流量不超过1G。

（二）后台可显示每位船员账户的上网在线情况，若发现某位船员在岗时上网，后台可将其下线，避免影响工作。

（三）控制每个船员的上传带宽100k，下载带宽200k。避免造成一位船员使用带宽过高时，影响其他船员的网速。

（四）按照每位船员账户使用流量的情况，可实现费用统计，船员按月缴费即可，收费由船上网络管理员（二副）负责。

（五）由于使用了新的宽带卫星通信设备，船员上网过程中，不占用船上对公的流量，不影响船上原有的卫星通信设备运行，做到独立分开。同时保证数据安全。

船员通过手机连上WiFi信号后，手机屏幕上直接弹出Portal登录界面，填写二副发放的账户名和密码后，就可以按照系统预设的带宽和流量进行上网了。

四．应用效果和管理原则

“远洋渔船船用无线上网和流量控制系统”在远洋渔业运输船上的应用和运行，是解决船员在海上与家人通信难、通信贵的问题一次尝试。在一个多月的海上运行中，渔业船舶上安装了船用无线WiFi上网系统，作为一个新鲜事物，各位船员热情参与，积极协作配合，船员家属尤为感动。目前，WiFi系统技术性能优良，使用效果良好，极大地改善了船员的个人通信需求。船员WiFi无线系统，根本性地提高和改善船员个人通信福利，船员表现出了极大地热情，十分满意、十分感谢。

同时，把船员海上无线上网统一纳入到公司统一管理中来，对于企业来说，是必不可少的方案。一是对船员上网行为可以进行统计和分析，特殊情况下可以进行信息追溯，做得到监管到位，避免放任船员个人单方面直接与卫星通信公司联系而使得统一管理和信息监管缺失，有监管失责的不良隐患。二是能体现公司领导关怀员工生活，关心员工个人私密通信的实际需要，福利到位，提高公司对船员的号召力和凝聚力，提高捕捞作业生产效率。

五．船端设备安装调试

当海上无线上网设备运达船上后，即将出海远行的船员们表现出极大的热情，纷纷表示：以前只听说外籍的商船上有海上WiFi可以上网，但是因为设备和通信费太贵，一直没有在国内渔业船舶上实现，以后出航，终于能在茫茫大海上与家人通信了，可以用微信和家人联系，听到亲人的声音，看到爱人发的自拍，是最幸福不过的事情了。

安装过程中，船员踊跃参与和帮忙，机头忙着焊天线支架，电工忙着开电缆槽走线，二副则投入紧张的设备操作和管理学习中去。安装和调试过程简单介绍如下：

海上无线WiFi系统使用培训

船员手机登录账户

（一）厂家工作人员将AP无线热点和流量统计计费设备安装到船上，使用RJ45网线，打通了驾驶台和甲板二层食堂休息区的两个Wifi热点，船员使用手机能够搜到Wifi信号。同时安装好船端防火墙。

（二）安装宽带卫星通信设备，接通防火墙和AP无线热点及流量统计计费设备。并开通1G上网数据流量。接下来关键一步为设置防火墙，为保证网络数据安全，在防火墙中设置白名单，除了允许船上必须的软件应用数据通过外，只允许腾讯公司的QQ和微信数据通过，满足船员基本的网页浏览和家人通信功能。同时，防火墙中的防病毒和防恶意攻击功能一并启用。

（三）开始测试，所有设备启动，数据连通后，手机开始连接WiFi。最终一次性顺利实现手机连接海上无线WiFi，并使用手机通过卫星网络，发出第一条微信文字和图片。

（四）二副将船上25位船员账号和密码设置到计费系统中，二副、三副、二管的三部手机连通网络并开始上网，标志着系统运行成功。

（五）两天时间，在船员的热情期盼和设备厂家的极力配合下，整套设备顺利投入运行，二副给每位船员一一开通账号，分配了流量。

（六）起航日，我司远洋运输船将新的卫通设备和海上无线WiFi设备带出港口，驶入蔚蓝的大海。目前设备和服务按照预期成功运行。

茫茫大海上的思乡之情，远离家园的儿女情长，是每一位远洋渔业人挥之不去的思念。为公司的船舶配备海上无线WiFi系统，分配给船员一定的流量用来和家人通信，是我公司贯彻“十九大”精神的一项重要举措，是满足公司员工海上生活需求的必要工作。

六、结语

社会处于不断的发展中，人与人之间的沟通手段也在不断的进步着，WiFi技术已替代了电话技术占据人类通信的最大比重。WiFi通过宽带卫星通信系统，已经跨越大海的阻隔，连通到了远洋船舶上。随着年轻一代船员登船，海上WiFi将成为海员出海的根本需求之一。通过技术手段对WiFi上网做到充分的管理和有效的控制，是船员能够充分享受互联网便利的前提条件。安全可控、统一管理的海上WiFi系统，是未来船用无线上网的发展方向。