[發(fā)明專利]一種基于災(zāi)害應(yīng)急通信的自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)及其網(wǎng)絡(luò)選擇方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910326893.1
• 申請(qǐng)日: 2019-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN110139402A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳蘇婷;金蒙;鄭學(xué)東;郝建強(qiáng);馮姣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W88/16
• 分類號(hào): H04W88/16;G08C17/02;H04W48/16;H04W48/18;G08B21/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發(fā)明提出一種基于災(zāi)害應(yīng)急通信的自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)及其網(wǎng)絡(luò)選擇方法，所述網(wǎng)關(guān)包括主控制器、電源模塊、存儲(chǔ)模塊、人機(jī)交互模塊、串口通信接口、無線數(shù)傳接口、上行通信模塊和下行通信模塊。所述的方法步驟如下：S1、網(wǎng)絡(luò)切換預(yù)判斷；S2、基于AHP法和G?1法求解待傳輸數(shù)據(jù)的權(quán)重向量；S3、結(jié)合S2基于TOPSIS法對(duì)備選網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行排序；S4、根據(jù)排序選取網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)；S5、判斷網(wǎng)絡(luò)可靠性，選擇備份網(wǎng)絡(luò)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)；S6、動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)用戶偏好屬性值。本發(fā)明的網(wǎng)關(guān)解決了網(wǎng)絡(luò)物理層互聯(lián)問題，提高了信息傳遞效率，本發(fā)明方法在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)中選取最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，既保證了災(zāi)區(qū)應(yīng)急通信，又可以有效兼顧社會(huì)公共資源的效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急通信的自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)以及該網(wǎng)關(guān)的通信網(wǎng)絡(luò)選擇方法，屬于電子、通訊、與信息工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

中國是世界上受自然災(zāi)害影像比較嚴(yán)重的國家之一，隨著我國加快推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)步伐,我國政府將防災(zāi)減災(zāi)工作作為保障國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。近些年來，諸如礦井塌陷、洪澇爆發(fā)以及地震頻發(fā)等重大社會(huì)事件和災(zāi)害不斷發(fā)生，各級(jí)政府在防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)急救援時(shí)效方面，面臨越來越大的壓力。當(dāng)這些事件發(fā)生時(shí)，快速選擇最佳通信工具，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)傳輸，幫助現(xiàn)場(chǎng)救援行動(dòng)環(huán)環(huán)相扣，是保障運(yùn)送救護(hù)是否及時(shí)的關(guān)鍵。目前常規(guī)的通信方式抗災(zāi)性能較差，因此建立具有高可靠性的通信方式，是保證受災(zāi)地區(qū)應(yīng)急通信的一個(gè)必要手段。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)災(zāi)害發(fā)生后無法快速可靠的進(jìn)行災(zāi)區(qū)應(yīng)急通信的問題，本發(fā)明提出了一種基于災(zāi)害應(yīng)急通信的自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)及其網(wǎng)絡(luò)選擇方法，自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)底層以地面波DMB和Zigbee無線通信構(gòu)建的傳感網(wǎng)為輸入，上層以4G、衛(wèi)星、以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)輸出，災(zāi)害發(fā)生后，網(wǎng)關(guān)根據(jù)傳輸優(yōu)先級(jí)別、傳輸信號(hào)強(qiáng)度、傳輸中斷概率等因素自適應(yīng)選擇最優(yōu)的通信網(wǎng)絡(luò)，既保證了災(zāi)區(qū)應(yīng)急通信，又可以有效兼顧社會(huì)公共資源的效益。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)手段：

一種基于災(zāi)害應(yīng)急通信的自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)，包括主控制器、電源模塊、存儲(chǔ)模塊、人機(jī)交互模塊、串口通信接口、無線數(shù)傳接口、上行通信模塊和下行通信模塊。主控制器用于連接自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)中的各個(gè)模塊，并控制各個(gè)模塊工作；電源模塊用于給自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)中的各個(gè)模塊提供電源；存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)獲取的信息和主控制器的處理信息；人機(jī)交互模塊用于基站內(nèi)工作人員查看并操控自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)；串口通信接口用于連接底層串口設(shè)備獲取設(shè)備信息；無線數(shù)傳接口用于連接底層無線設(shè)備獲取設(shè)備信息；上行通信模塊用于將災(zāi)害地區(qū)信號(hào)發(fā)送到上級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)；下行通信模塊用于多個(gè)自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)之間的互聯(lián)互通，并接收災(zāi)害地區(qū)發(fā)送的信號(hào)。

進(jìn)一步的，上行通信模塊包括以太網(wǎng)通信模塊、4G通信模塊和北斗衛(wèi)星通信模塊；下行通信模塊包括ZigBee通信模塊和地面波DMB通信模塊。

進(jìn)一步的，所述的串口通信接口采用RS-232、RS-485和USB通信方式，所述的無線數(shù)傳接口采用地面波DMB長距離無線通信和Zigbee協(xié)議的短距離無線通信方式。

進(jìn)一步的，所述的主控制器采用嵌入式微處理器S3C2440A；所述的以太網(wǎng)通信模塊采用DM9000A芯片；4G通信模塊采用SIM7600CE芯片；北斗衛(wèi)星通信模塊采用UM330模塊；ZigBee通信模塊CC2530芯片。

一種自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，包括以下步驟：

S1、分析自適應(yīng)網(wǎng)關(guān)當(dāng)前連接的網(wǎng)絡(luò)是否滿足待傳輸數(shù)據(jù)的傳輸需求，滿足傳輸需求時(shí)，使用當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，不滿足傳輸需求時(shí)，進(jìn)入下一步。

S2、基于AHP法和G-1法分別計(jì)算待傳輸數(shù)據(jù)中每個(gè)數(shù)據(jù)屬性的權(quán)重值，得到待傳輸數(shù)據(jù)的權(quán)重向量，然后通過兩組權(quán)重向量得到綜合平均向量。

S3、基于TOPSIS法計(jì)算每個(gè)備選網(wǎng)絡(luò)在各個(gè)數(shù)據(jù)屬性方向上的屬性值，結(jié)合S2的權(quán)重向量計(jì)算每個(gè)備選網(wǎng)絡(luò)的效用值，對(duì)備選網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行排序。