本站小編為你精心準(zhǔn)備了應(yīng)急通信中無線自組網(wǎng)的運用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

無線自組網(wǎng)技術(shù)簡述

無線自組網(wǎng)技術(shù)的先驅(qū)———AdHoc網(wǎng)絡(luò)最早出現(xiàn)于上世紀(jì)70年代，并主要用于軍事通信。AdHoc網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的無線通信網(wǎng)，無需依賴任何預(yù)先架設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施就可以快速自動組網(wǎng)，并具有很強的抗毀性和靈活性，對于搶險救災(zāi)、野外考察、油田礦山、軍事等特殊場合的網(wǎng)絡(luò)通信具有非常重要的意義。早期的AdHoc網(wǎng)絡(luò)主要用于軍事通信領(lǐng)域，研究也主要集中在如何保證在多跳無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中高效和可靠地傳送數(shù)據(jù)，在此期間眾多學(xué)者針對各種通信環(huán)境提出了大量卓有成效的信道接入?yún)f(xié)議和路由算法。隨著研究的深入和信息技術(shù)的進步，AdHoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)向民用和商業(yè)領(lǐng)域，研究的內(nèi)容也更為寬泛，包括網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、分簇算法、跨層設(shè)計、QoS支持、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和信息安全傳輸?shù)取?/p>

隨著研究的進一步深入和信息技術(shù)的發(fā)展，針對實際應(yīng)用需求在AdHoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上衍生出了其他無線自組網(wǎng)技術(shù)，其中最重要的當(dāng)屬無線傳感網(wǎng)絡(luò)WSN（WirelessSensorNetwork）和無線網(wǎng)狀網(wǎng)WMN(WirelessMeshNetwork)。WSN整合了AdHoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)，可視為一種具有傳感功能的小型移動設(shè)備構(gòu)造的用于收集、傳播和處理傳感信息的AdHoc網(wǎng)絡(luò)。在WSN中，節(jié)點不僅能夠借助于中間節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)來實現(xiàn)通信，還可以監(jiān)測本地環(huán)境的變化和收集相關(guān)的傳感信息，增強了AdHoc網(wǎng)絡(luò)的功能。在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，各傳感節(jié)點協(xié)作運行來完成某項任務(wù)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和應(yīng)用需求選用合適的信息預(yù)處理機制和路由協(xié)議來高效傳輸特定區(qū)域的傳感信息。由于傳感節(jié)點通常需要長時間的持續(xù)工作，因此無線傳感網(wǎng)絡(luò)還特別關(guān)注節(jié)能機制。WMN也是AdHoc網(wǎng)絡(luò)在商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，是一種新型寬帶無線分布式網(wǎng)狀網(wǎng)。Mesh網(wǎng)絡(luò)具有高可靠性和強自愈能力，借助于mesh骨干路由器，提供了一種新型的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)接入方式。這些技術(shù)手段各有特色，但都具有網(wǎng)絡(luò)自組織和協(xié)同特征，非常適合組建應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)來協(xié)調(diào)各類人員展開救援行動和應(yīng)對突發(fā)事件。這些無線自組網(wǎng)將在應(yīng)急通信場合發(fā)揮重要作用。例如，利用AdHoc網(wǎng)絡(luò)和WMN可以快速構(gòu)建高抗毀性的應(yīng)急救援網(wǎng)絡(luò)，協(xié)調(diào)各救援群體，同時可以部署WSN來實時監(jiān)控事發(fā)區(qū)域的各種情況并把相關(guān)信息及時通知現(xiàn)場人員和上報指揮中心。

應(yīng)急通信保障中無線自組網(wǎng)的應(yīng)用

1集成蜂窩網(wǎng)絡(luò)和AdHoc網(wǎng)絡(luò)的混合式無線通信網(wǎng)絡(luò)

在發(fā)生重大自然災(zāi)害時，蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的部分基站設(shè)備會受損或無法正常工作，即使基站可用，由于信道條件惡化或急劇增加的業(yè)務(wù)量也會使得許多移動終端不能訪問基站。此時，可以考慮綜合利用adhoc網(wǎng)絡(luò)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢來組建混合式無線應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)。在這種混合式無線通信網(wǎng)絡(luò)中，移動終端（MT）可以選擇操作在蜂窩模式或adhoc模式，前者直接向基站（BS）發(fā)送數(shù)據(jù)，后者需要逐跳構(gòu)建到BS的路由。正常情況下節(jié)點操作在蜂窩模式并直接向BS傳輸數(shù)據(jù)。在緊急突發(fā)事件發(fā)生時，節(jié)點發(fā)現(xiàn)無法與BS直接通信時會切換到adhoc模式，并設(shè)法通過多跳轉(zhuǎn)發(fā)來構(gòu)建一條到BS的路由。舉例來說，在圖2中，當(dāng)基站B出現(xiàn)故障時，移動節(jié)點4可以通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點2或5來訪問基站A或C，從而避免通信中斷。即使基站B沒有故障而只是其所在小區(qū)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞，通過上述這種方式也可以減輕基站B的業(yè)務(wù)處理負(fù)擔(dān)。當(dāng)應(yīng)急通信區(qū)域的基站數(shù)量不足時，還可以部署適當(dāng)數(shù)量的應(yīng)急通信車ECV（EmergencyCommu-nicationVehicle）充當(dāng)臨時的基站，滿足基本的吞吐量和網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求，如圖3所示。混合式應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)可以視為分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：低層是移動終端自組構(gòu)成的多跳通信網(wǎng)絡(luò)，高層是基站和應(yīng)急通信車之間構(gòu)成的骨干網(wǎng)絡(luò)。混合式無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)急通信過程分為兩個階段：首先，移動終端按照蜂窩模式正常訪問基站，如果接收到的功率過小，嘗試采用多跳中繼方式；再多跳中繼轉(zhuǎn)發(fā)下，移動終端基于信道質(zhì)量和路由跳數(shù)查找和選擇到基站的多跳路由，并定期更新路由表。在這種混合式應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)中，移動終端至少應(yīng)配備兩個無線網(wǎng)絡(luò)接口，其中一個蜂窩網(wǎng)絡(luò)接口用于和基站通信，而另一個藍(lán)牙或802.11接口用于和其他移動終端進行通信。此外，移動終端應(yīng)存儲必要的應(yīng)急信息，包括位置、狀態(tài)、緊急程度等。為了提供更有效的通信服務(wù)保障，應(yīng)急通信車和基站還可以充當(dāng)訪問因特網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)不僅充當(dāng)內(nèi)外網(wǎng)之間的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，而且擔(dān)當(dāng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)地址和外部全局可路由地址的翻譯節(jié)點。

2實施安全監(jiān)控和預(yù)警的無線傳感網(wǎng)絡(luò)

應(yīng)急通信系統(tǒng)必須對應(yīng)急事發(fā)區(qū)域?qū)嵤┤嬗行У谋O(jiān)控，以預(yù)防和管理可能的風(fēng)險。事發(fā)地區(qū)很可能在出現(xiàn)意外突發(fā)事件之前就沒有通信基礎(chǔ)設(shè)施，為此可以事先或事后及時部署無線傳感網(wǎng)絡(luò)實施監(jiān)控和預(yù)警任務(wù)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)包含大量分散部署的傳感節(jié)點、具有適應(yīng)場合多、覆蓋范圍大、監(jiān)視精度高和無需人工干預(yù)等優(yōu)點。無線傳感網(wǎng)絡(luò)可以提供可靠的數(shù)據(jù)獲取和傳輸、較強的錯誤容忍性和與現(xiàn)存異質(zhì)通信網(wǎng)絡(luò)的互操作性。為了提高網(wǎng)關(guān)向遠(yuǎn)程服務(wù)器傳遞傳感數(shù)據(jù)的可靠性，可以選用IEEE802.16e技術(shù)。此外，鑒于傳感節(jié)點容易出故障并且會遭受拒絕服務(wù)等攻擊，必須考慮提高傳感網(wǎng)絡(luò)的容錯性和安全性，即網(wǎng)絡(luò)可生存性。一種解決方案是部署冗余的傳感節(jié)點，但是會增加網(wǎng)絡(luò)成本。另一種方案是使整個系統(tǒng)能夠在整個生命期以協(xié)作的方式執(zhí)行自測試、自調(diào)整、自維護、自恢復(fù)操作。為了提供健壯的無線傳感網(wǎng)絡(luò)信息收集和傳遞服務(wù)，可以采用基于簇的分級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

3基于可移動基站的便攜式移動通信網(wǎng)絡(luò)

基于可移動基站的便攜式移動通信網(wǎng)絡(luò)充分利用無線自組網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢，可以提供如下供能：在任何時間任何地點確保可靠的通信；提供陸地、水面和空中通信平臺，通過無線mesh網(wǎng)絡(luò)隨時隨地按需提供網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋范圍；自配置性和相對獨立性，不需要任何網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施就可以支持有效的本地通信；需要最小的人為干預(yù)，支持靈活可擴展的網(wǎng)絡(luò)部署；支持多種空中接口技術(shù)，包括GSM(全球移動通信系統(tǒng))、UMTS（通用移動通信系統(tǒng)）、WiMAX（全球微波接入互操作性）；可以部署在多種應(yīng)急救援和災(zāi)難恢復(fù)通信場合，提供基本的話音和數(shù)據(jù)服務(wù)以及多媒體通信服務(wù)和增強的態(tài)勢感知能力；基于IP（因特網(wǎng)協(xié)議）的網(wǎng)絡(luò)互操作性。舉例來說，便攜式移動網(wǎng)絡(luò)可以方便地實現(xiàn)現(xiàn)場救援人員之間的通信以及現(xiàn)場救援人員和指揮中心之間的通信。如果采用傳統(tǒng)無線通信方式，即使應(yīng)急現(xiàn)場的救援人員相距很近，他們之間的通信仍需涉及無線網(wǎng)絡(luò)中的各種基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，包括BTS（基站收發(fā)臺）、BSC（基站控制器）、RNC（無線網(wǎng)絡(luò)控制器）和MSC（移動交換中心）等。而在便攜式移動網(wǎng)絡(luò)中，距離較近的救援人員可借助移動基站方便快捷地建立通信，不依賴于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。在便攜式移動網(wǎng)絡(luò)中，需要定期維護和更新移動終端和相連的基站路由器（BSR）的關(guān)聯(lián)表，從而快速準(zhǔn)確找到轉(zhuǎn)發(fā)分組需要經(jīng)過的BSR。BSR之間構(gòu)成健壯的網(wǎng)狀骨干網(wǎng)，采用類似于OSPF（開放最短路徑優(yōu)先路由）的觸發(fā)更新鏈路狀態(tài)路由協(xié)議來計算和維護路由。移動終端之間的通信借助BSR構(gòu)成的網(wǎng)狀網(wǎng)以及移動終端和BSR之間的關(guān)聯(lián)表完成。

結(jié)論

當(dāng)前，無線自組網(wǎng)技術(shù)已成為業(yè)界關(guān)注和研究的熱點技術(shù)。可以利用AdHoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)快速組織和動態(tài)維護，并可以通過多跳中繼改善蜂窩網(wǎng)絡(luò)的性能，還可以借助mesh網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)寬帶無線接入。但是，目前很少有研究工作關(guān)注無線自組織網(wǎng)絡(luò)之間以及無線自組網(wǎng)與現(xiàn)有基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之間的內(nèi)在聯(lián)系和有機融合，更缺乏針對應(yīng)急通信保障實際應(yīng)用需求組建和維護異質(zhì)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性研究。為此，應(yīng)該綜合運用這類無線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來支持應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的快速組建和有效維護，并引入認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的理念來增強系統(tǒng)適應(yīng)性和應(yīng)用效能，使應(yīng)急現(xiàn)場和到應(yīng)急指揮中心之間的信息交互及時順暢。今后一種可行的研究思路是基于應(yīng)急通信場合可用的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施與臨時部署的機動通信系統(tǒng)，充分發(fā)揮這類無線自組織網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點，設(shè)計一種有機結(jié)合有線、無線、衛(wèi)星等多種通信手段的異構(gòu)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)體系，實現(xiàn)技術(shù)優(yōu)勢互補和協(xié)作，從而快速組建可靠、高效、健壯的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，針對多種應(yīng)急突發(fā)情況提供有效的通信保障。（本文作者：王海濤、吳連才、武媛媛單位：解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院）