基于无线自组网的应急通信技术最新章节_王海涛著

3.1 前言

当前，国内应急通信系统功能单一，依赖基础通信设施，自组织能力和顽存性较低，并且难以提供多业务流QoS支持。例如，公众通信网不可靠并且在突发事件发生时由于巨大的话务量冲击容易过载甚至瘫痪；集群通信系统能够在紧急突发场合下快速建立呼叫，并支持组呼、广播呼叫和补充业务，但其覆盖范围和通信容量较小，通常仅限于指挥调度应用并且仍依赖基础通信设施；卫星通信较健壮，覆盖范围广，但是传输能力有限，部署和使用成本高且技术支持困难。因此，现阶段包括卫星和集群通信系统在内的应急通信系统已不能满足在复杂多样的应急环境下为各类用户群体提供快速、可靠、健壮的通信服务保障的要求，必须引入新的技术手段和方法。

我们注意到，当前有关应急通信保障的研究工作大都过多强调发展集群通信、无线短波通信和卫星通信系统，而没有充分利用已在通信领域崭露头角的无线自组网（Wireless Self-organizing Network）技术。无线自组网具有无中心、自组织和多跳路由等特点，无须依赖预设的通信基础设施就可以快速自动组网，具有很强的健壮性，特别适合用于应急通信场合，其典型代表有Ad hoc网络、无线传感网（Wireless Sensor Network，WSN）和无线网状网（Wireless Mesh Network，WMN）。Ad hoc网络是一种特殊的移动通信网络，具有自组织、自愈合、无中心、多跳路由等特点，无须依赖预先架设的网络基础设施就可以快速自动组网，具有很强的抗毁性和灵活性，特别适合应急通信这类突发、临时性通信场合。无线传感网有效整合了Ad hoc网络技术、传感器技术和分布式信息处理技术，是一种具有传感功能的由小型移动设备构造的用于收集、传播和处理传感信息的Ad hoc网络。WSN网络自组织，无人值守；传感器节点体积小，隐蔽性强；网络高冗余，具有很高的抗毁性和较高的探测精确度；与探测目标近距离接触，能有效地降低环境噪声对系统性能的影响，及时地对现场情况进行反馈。因此，WSN 非常适合在恶劣环境中应急部署，执行监测侦察、态势感知以及目标跟踪与定位等任务。它可以有效监控特定目标区域，及时向相关用户发出通告，并通过对收集的传感信息加以处理来辅助行动决策。在 WSN 中，多个传感节点协作运行，并根据网络规模和应用需求选用合适的信息处理机制和路由协议来高效完成特定的信息监测和传输任务。Mesh网络是无线局域网（WLAN）和Ad hoc网络的结合，是Ad hoc网络在商业应用领域的发展，采用网状拓扑结构并利用了无线骨干路由器，具有高可靠性和强自愈能力。Mesh 网络作为一种新型宽带无线分布式网状网，已纳入到IEEE 802.16（WiMAX）无线宽带接入网络标准和IEEE 802.11s M esh标准中，成为未来无线城域网的首选组网方式。这些技术手段各有特色，但都具有网络自组织和协同合作特征，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。

总之，在应急通信场合中WSN多用于事前预警和事后跟踪，Ad h oc网络和Mesh网络多用于事后通信指挥保障。无线传感网和 Mesh 网络具有鲜明的技术特色和应用领域，但是从网络自组织、多跳中继和协同传输的角度讲，它们都是Ad hoc网络技术在特定应用领域的延伸和拓展，均可归属于无线自组网技术领域。这些无线自组网将在应急通信场合发挥重要作用。基于无线自组网技术构造的应急通信网络在紧急情况下不需要依靠既有的网络基础设施，可快速地组建通信网络，具备高可靠性、灵活性和低成本的特点。例如，在发生地震、水灾、火灾或遭受其他灾难后，固定的通信网络设施都可能无法正常工作。此时可以在事发现场利用Ad hoc网络和Mesh网络可以快速构建高抗毁性的应急救援网络，协调各救援群体，同时可以部署无线传感网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。