近些年来,海上宽带通信越发受到学者的重视。开发利用海洋资源对沿海地区和整个国家的经济及社会发展都具有极为重要的战略意义。与陆地上从1G到5G日新月异的变革相比,海洋通信由于环境及施工困难等原因,发展明显滞后于陆地通信。随着我国海事活动日趋频繁和海洋经济迅猛发展,探索开发适合我国国情的海洋通信网络架构,构建一个高速率、高可靠、全覆盖、易管理、灵活性、低成本的新型海洋通信网络迫在眉睫。针对这一问题,本文首先解决海上资源优化分配的问题,提出了一种名为Cooperative Cognitive Maritime Cyber Physical Systems(CCMCPSs)的创新范例,以实现高速和低成本的通信服务。同时提出了海上可用空白空间的分析以及框架结构。具体来说,提出了一个具有两个阶段的PU到SU(主用户到次级用户)和SU到SU的二级博弈,以解决具有最大比合并(MRC)接收模式的解码转发(DF)中继模式的资源分配问题。在PU和SU之间采用Stackelberg博弈,而在SU到SU传输过程中,考虑的则是使用对称系统模型。探讨基于效用和收益函数收敛于纳什均衡的博弈理论过程,并对构建的系统进行评价。随后,构建海上合作认知海上网络物理系统的创新框架,以提供机会性渠道访问和安全通信。考虑了用于安全通信场景的合作的功耗和时间因素。提出了基于干扰的安全通信方案,以最大化PU的安全效用。得出最佳访问时间部分的关闭形式解决方案,实现SU和干扰器的功能,以实现基于Stackelberg博弈的纳什均衡。仿真结果验证了文章提出的策略的有效性。