[發明專利]一種基于無線自組網的一體化異構應急通信網絡

無效

• 申請號: 201110000736.5
• 申請日: 2011-01-05
• 公開（公告）號: CN102006574A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 王海濤;宋麗華;陳暉;張學平;張禎松
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: H04W4/22
• 分類號: H04W4/22;H04W84/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及網絡體系結構，尤其涉及一種基于無線自組網的一體化異構應急通信網絡。

背景技術

大量事實表明，在突如其來的緊急突發事件面前，現有的通信網絡往往無法滿足應急場合的特殊通信需求，如何快速組建可靠、高效、健壯的適應各類用戶群體的應急通信網絡已成為業界迫切需要解決的重大課題。與西方發達國家相比，我國的應急通信技術手段相對落后。當前國內應急通信主要依托現有通信設施(包括公共通信網和公眾傳媒網)，并在基礎設施受損或不能滿足通信需求時借助衛星、短波和專用集群通信系統來提供應急通信保障。然而，傳統的通信系統在設計和實現時并沒有對應急通信的特點予以充分考慮，包括時間突發性、地點不確定性、業務緊急性和信息多樣性等。這就要求能夠根據需要快速部署應急通信網絡，為各類用戶及時提供多樣化的通信服務，對特定區域進行實時監控，對緊急突發事件做出快速響應，并能有效協調各種救援力量實施搶險救災和災后重建。當前國內應急通信系統功能單一，依賴基礎通信設施、自組織能力和頑存性較低，并且難以提供QoS支持。舉例來說，公眾通信網不可靠并且易過載而變得不可用；集群通信系統能夠快速建立呼叫，并支持組呼、廣播呼叫和補充業務，但其覆蓋范圍和通信容量較小，通常僅限于指揮調度應用并且仍依賴基礎通信設施；衛星通信較健壯、覆蓋范圍廣，但是傳輸能力有限，部署和使用成本高且技術支持困難。因此，現階段包括衛星和集群通信系統在內的應急通信系統已不能滿足復雜多樣的應急環境下為各類用戶群體提供快速、可靠、健壯的通信服務保障的要求，必須引入新的技術手段和方法。

長期以來，世界上許多國家高度重視應急通信網絡的研究和開發工作，尤其是歐美發達國家和亞洲的日本。美國從上世紀70年代就開始建設最低限度應急通信網，用于確保美國當局應對緊急事件的指揮調度。911事件之后，美國投入巨資建設與因特網物理隔離的政府專網，推行通信優先服務計劃并利用自由空間光通信(Free?Space?Optics，簡稱FSO)、微波接入全球互操作(Worldwide?Interoperability?for?Microwave?Access，WiMAX)和無線保真(Wireless?Fidelity，簡稱WiFi)等通信新技術來提高應急通信保障能力。深受震災之苦的日本目前已建立起較為完善的防災通信網絡體系，如中央防災無線網、防災互連通信網等。此外，國內許多企業也在積極研發應急通信相關產品，如中興的GT800、華為的GOTA和中科院浩瀚迅無線技術公司的MiWAVE等。

我們注意到，當前有關應急通信保障的研究工作大都過多強調發展集群通信、無線短波通信和衛星通信系統，而沒有充分利用已在通信領域展露頭腳的無線自組網技術，如Ad?Hoc網絡和無線傳感網。無線自組網具有無中心、自組織和多跳路由等特點，無需依賴預設的通信基礎設施就可以快速自動組網，具有很強的健壯性，特別適合用于應急通信場合。此外，由于不同的應急情況下不同用戶群體對應急通信的需求有很大不同，必須綜合利用各種適用的網絡組織方式和通信技術手段。

近年來，無線自組網已成為學術界和產業界的一個研究熱點，取得了大量研究成果。但是這些工作大都關注特定協議層次或網絡應用的具體技術問題，如Ad?Hoc網絡中的信道接入和路由選擇問題，無線傳感網的信息融合和節能問題以及mesh網絡的多媒體信息傳輸等問題。少量研究工作考慮了在應急通信中利用Ad?Hoc網絡實現網絡快速組織和動態維護，基于移動IP來實現有線網絡和無線蜂窩網絡之間的無縫互連，利用無線傳感網來幫助預測自然災害和搜救幸存人員，也有學者考慮通過多跳中繼改善蜂窩網絡的性能(如提高網絡吞吐量)以及利用mesh網絡實現寬帶無線接入。但是，這些研究工作大都不是以應急通信保障為目的進行的，很少關注各種無線自組網之間以及無線自組網與現有基礎網絡設施之間的內在聯系和有機融合，更缺乏針對應急通信實際應用需求組建和維護異構應急通信網絡的系統性研究。另外，當前的研究工作大都沒有充分考慮應急場景中各類用戶群體通信需求的差異性和特殊的通信模式，并且已提出的應急通信網絡解決方案普遍缺乏適應性和可擴展性。

發明內容