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                应急通信中无线自组网的运用
                浏览次数:(138)次 / 责任编辑:朱韵霞 / 更新时间:2022-01-22 09:24:15
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                在各类自然灾害中,应急通信是必不可少的,而应急通信的组网方案尤为重要,合理的组网方式使得通信保障工作有条不紊,为指挥部及时了解灾区的情况,为指导救灾的正确决策提供依据。 

                mesh自组网边海防岸机船互通方案

                应急通信的重要性

                       战时配合现有通信网为党政领导机关实施指挥提供通信保障,平时为抢险救灾、应付突发事件和重大国务活动、大型社会活动等提供应急通信手段。当地震、洪水、冰灾、恐怖袭击ㄨ等这些具有突发性、不可预见性、毁灭性的重大灾害事故猝然发生时最迫切需要的是通信联络。但现代发达的通信设施对电力具有高度依赖▅性,灾难中通信电缆、电力设施一旦受到破坏,常规通信设施会随之陷入瘫痪。如汶川5.12地震后的数小时里,成都、德阳等地区的常规通信陷入困境。互联网服务也出现了大塞车。大量救援人员向各出事地点涌去,人员、物资、车辆,一切都需要畅通的实时通信保障。为了便于救灾工作的→顺利展开,前线指挥能够获取灾情信息,从而做出及时准确的判断,迅速进行指挥调度,同时可将灾情利用应急通信手段回传至远→端总指挥中心。


                无线自组网↓技术简述

                无线自组网技术的先驱———AdHoc网络最早出现于▲上世纪70年代,并主要用于军事通信。AdHoc网络是一种特殊的无线通信网,无需依赖任何预先架设的网络设施就可以快速自动组网,并具有很强的抗毁性和灵活性,对于『抢险救灾、野外考察、油田矿山、军事等特殊场合的网络通信具有非常重要的意义。早期的AdHoc网络主要用于军事通信领域,研究也主要集中在如何保证在多跳无线网络环境中高效和可靠地传送数据,在此期间众多学者针对各种通信环境提出了大量卓有成效的信道接入协议和路由算法。随着研究的深入和信息技术的进步,AdHoc网络的应用逐渐转向民用和商业领域,研究的内容也更为宽泛,包括网络体系结构、分簇算法、跨层设计、QoS支持、服务发现、网络互联和信息安全传输等。

                车队联动自组网通信方案

                随着研究的进一步深入和信息技术的发展,针对实际应用需求在腾远智拓MESH自组□网网络技术的基础上衍生出了其他无线自组网技术,其中最重要的当属ㄨ无线传感网络WSN(WirelessSensorNetwork)和无线网状网WMN(WirelessMeshNetwork)。WSN整合了腾远智拓MESH自组网网络技术、传感器技术和分布式信息处理技术,可视为一种具有传感功能的小型移动设备构造的用于收集、传播和处理传感信息的腾远智拓MESH自组网网络。在WSN中,节点不仅能够借助于中间节点的转发来实现通信,还可以监测本地环境的变化和收集相关的传感信息,增强了腾远智拓MESH自组⊙网网络的功能。在无线传感网络中,各传感节点协作运行来完成某项任务,并根据网络规模和应用需求选用合适的信息预处理机制和路由协议来高效传输特定区域的传感信息。因为传感节点通常需要长时【间的持续工作,因此无线传感网络还特别关注节能机制。WMN也是腾远智拓MESH自组网网络在商业应用领域的发展,是一种新型宽带无线分布式网状网。

                Mesh网络具有高可靠性和强自愈能力,借助于mesh骨干路由器,提供了一种新型的宽带无线网络接入方式。这些技术手段各有特色,但都具有网络自组织和协同特征,非常适合组建应急通信网络来协调各类人员展开救援行动和应对突发事件。这些无线自组网将在应急通信场合发挥重要作用。例如,利用腾远智拓MESH自组网网络和WMN可以快速构建高抗毁性的应急救援网络,协调各救援群体,同时可以部署WSN来实时监控事发区域的各种情况并把相关信息及时通知现场人员和上报指挥中心。


                应急通信保障中无线自组网的应用

                1集成蜂窝网络和腾远智拓MESH自组网网络的混合式无线通信网络

                在发生重大自然灾害时,蜂窝网络中的部分基站设备会受损或无法正常工作,即使基站可⊙用,因为信道条件恶化或急剧增加的业务量也会使得很多移动终端不能访问基站。此时,可以考虑综合利用腾远智拓MESH自组网网络和蜂窝网络的技术优势来组建混合式无线应急通信网络。在这种混合式无线通信网络中,移动终端(MT)可以选择操作在蜂窝模式或腾远智拓MESH自组网模ㄨ式,前者直接向基站(BS)发送数据,后者需要逐跳构建到BS的路由。

                正常情况下节点操作在蜂窝模式并直接向BS传输数据。在紧急突发事件发生时,节点发现无法与BS直接通信时会切换到腾远智拓MESH自组网模式,并设法通过多跳转发来构建一条到BS的路由。举例来说,在图2中,当基站B出现故障◥时,移动节点4可以通过中继转发节点2或5来访问基站A或C,从而避免通信中断。即使基站B没有故障而仅仅其所在小区出现网络拥塞,通过上述这种方式也可以减轻基站B的业务处理负担。当应急通信区域的基站数量不足时,还可以部署适当数量的应急通信车ECV(EmergencyCommu-nicationVehicle)充当临时的基站,满足基本的吞吐量和网络覆盖要求。

                混合式应急通信网络可以视为分级网络结构:低层是移动终端自组构成的多跳通信网络,高层是基站和应急通信车之间构成的骨干网络。混合式无线网络中的应急通信过程分为两个阶段:首先,移动终端按照蜂窝模式正常访问基站,如果接收到的功率过小,尝试采用多跳中继方式;再多跳中继转发下,移动终端基于信道质量和路由跳数查找和选择到基站的多跳路由,并定期更新路由表。在这种混合式应急通信网络中,移动终端至少应配备两个无线网络接口,其中一个蜂窝网络接口用于和基站通信,而另一个蓝牙或802.11接口用于和其他移动终端进行通信。此外,移动终端应存储必要的应急信息,包括位置、状态、紧急水准等。为了提供更有效的通信服务保障,应急通信车和基站还可以充当访问因特网的网关。网关不仅充当内外网之间的业务转发节点,而且担当内部网络地址和外部全局可路由地址的翻译节点。

                抢险救援指挥调度无线通信

                 2实施安全监控和预警的无线传感网络

                应急通信□ 系统必须对应急事发区域实施全面有效的监控,以预防△和管理可能的风险。事发地区很可能在出ξ现意外突发事件之前就没有通信基础设施,为此可以事先或事后及时部署无线传感网络实施监控和预警任务。无线传感网络包含大量分散部署的传感节点、具有▂适应场合多、覆盖范围大、监视精度高和无需人工干预等优点。

                无线传感网络可以ζ 提供可靠的数据获取和传输、较强的错误容忍性和与现存异质通信网络的互操作性。为了提升网关向远程服务器传递传感数据的可靠性,可以选用IEEE802.16e技术。此外,鉴于传感节点容易出故障并且々会遭受拒绝服务等攻击,必须考虑提升传感网络的容错性和安全性,即网络可生存性。一种解决方案是部署冗余的传感节点,但是会增加网络成本。另一种方案是使整个系统能够在整个生命期以协作的方式执行自测试、自调整、自维护、自恢复操作。为了提供健壮的无线传感网络信息收集和传递服务,可以采用基于簇的分级网络结构。


                3基于可移动基站的便携式移动通信网络

                基于可移动基站的便携式移动通信网络充分利用无线◥自组网的技术优势,可以提供如下供能:在任何时间任何地点确保可靠的通信;提供陆地、水面和空中通信平台,通过无线mesh网络随时随地按需提供网络容量和覆盖范围;自配置性和相对独立性,不需要任何网络基础设施就可以支持有效的本地通信;需要最小的人为干预,支持灵活可扩展的网络部署;支持多种空中接口技术,包括GSM(全球移动通信系统)、UMTS(通用移动通信系统)、WiMAX(全球微波接入互操作性);可以√部署在多种应急救援和灾难恢复通信场合,提供基本的话音和数据服务以及多媒体通信服务和增强的态势感知能力;

                基于IP(因特网协议)的网络互操作性。举例来说,便∞携式移动网络可以方便地实现现场救援人员之间的通信以及现场救援人员和指挥中心之间的通信。如果采用传统无线通信方式,即使应急现场的救援人员相距很近,他们之间的通信仍需涉及无线网络中的各种╳基础网络设施,包括BTS(基站收发台)、BSC(基站控制ξ器)、RNC(无线网络控◆制器)和MSC(移动交换中心)等。而在便携式移动网络中,距离较近的救援人员可借助移动基站方便快捷地建立通信,不依赖于现有网络基础设施。

                在便携式移动网络中,需要定期维护和更新移动终端和相连的基站路由器(BSR)的关联表,从而快速准确找到转发分组需要经过的BSR。BSR之间构成健壮的网状骨干网,采用类似于∏OSPF(开放最短路径优先路由)的触发更新链路状态路由协议来计算和维护路由。移动终端之间的通信借助BSR构成的网状网以及移动终端和BSR之间的关联表完成。

                腾远智拓自组网行业方案提供商

                结论

                当前,无线自组网技术已成为业界关注和研究的热点技术。可以利用腾远智拓MESH自组网网络技术来实现网络快速组织和动态维护,并可以通过多跳中继改善蜂窝网络的性能,还可以借助mesh网络实现宽带无线接入。但是,目前很少有研究工作关「注无线自组织网络之间以及无线自组网与现有基础网络之间的内在联系和有机融合,更缺乏针对应急通信保障实际应用需求组建和维护异质应急通信网络的系统性←研究。

                为此,应该综合运用这类无线自组织网络技术来支持应急通信网络的快速组建和有效维护,并引入认知网络的理念来增强系统适应性和应用效能,使应急现●场和到应急指挥中心之间的信息交互及时顺畅。今后一种可行的研究思路是基于应急通信场合╲可用的基础网络设施与临时部署的机动通信系统,充分发挥这类无线自组织网络的技术特点,设计一种有机结合有线、无线、卫星等多种通信手段的异构应急通信网络体系,实现技∞术优势互补和协作,从而快速组建可靠、高效、健壮的应急通信网络,针对多种应急突发情况提供有效的通信保障。


                关键字:应急通信  无线自组网  
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