| 标题 | 应急通信网络设计及关键技术研究 |
| 范文 | 李钟全 [摘 要]本文首先简要分析了应急通信網络的基本特点与要求，指出了应急通信网络的体系结构；然后以怎样切实构建高度安全、可靠、实用的应急通信网络为着眼点，从WiMAX技术、无线自组网技术两方面，探讨了组建应急通信网络的关键技术，以期为此领域应用研究提供参考。 [关键词]应急通信网络；无线传感网络；服务；质量；AdHoc网络 doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.06.025 [中图分类号]TN929.5 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2018）06-00-02 应急通信网（ECN）实为一种为有效应对突发性公共事件、灾害等，而快速构建的一种具有临时性、有效性的通信网络。此网络可以提供应对突发事件需要的通信服务，能够为特定用户、灾组织等，提供准确、丰富，具有实时性的数据与信息服务，因而能够最大程度、最大限度降低灾难、事件所造成的损失。ECN能为整个网络的运行安全，提供切实性、高效化保障。本文就应急通信网络的设计思路及关键技术作一探讨。 1 应急通信网络的基本特点 1.1 快速部署 在网络规划与部署过程中须做到快捷与简单，而对于相关通信设备与网络而言，则需要以更快效率、更高速度运至目标区域，尽可能不依赖复杂的配置过程与专业人员，另外，设备容错性应高。 1.2 可扩展性与健壮性 如果变化过于频繁，或者处在一种快速部署的基本网络环境中，均会对网络功能形成强烈冲击，使之承受更多挑战。所以，在选购与之配套的基础设施时，需做到满足实需。针对外界所出现的变化情况，能够比较快速地给予调整与适应，以此来为客户提供更加优质、全面的服务。 1.3 可移植性与便捷性 由于网络部署速度较快，其要求网络设备要便于实际操作，并非一味地注重专用设备的运用，而是要大胆且积极地推动各种品质良好的商用产品的使用。 1.4 成本 在部署与维护网络时，需投入一定的成本，所以，一些商用且比较成熟的技术与产品得到了广泛应用。另外，对于应急通信网络而言，针对用户所存在的高速移动性，需要对此给予切实的支持，对于外界环境中的异质网络，实现其互联，并提供高品质、可靠且稳定的信息传输服务。 2 应急通信网络的基本架构与设计 近年来，应急通信系统的全面化、深层次构建，已经成为当今世界普遍关注、高度重视的热点。对于应急通信网络来讲，其须具备如下特点：①能够对今后可能发生的灾害加以预测与防范，实时监测特定区域，开展数据分析，能够支持异质网络的互连；②快速恢复通信，对灾后重建加以辅助；③切实、有针对性地实施应急行动，能够对各种救援力量进行合理性协调。比较常见、通用的应急通信网络架构（如图1所示），主要包含3个层次，即实现信息关联与收集的中间件层、分布式计算层及通信基础设施层。在3层架构当中，通信基础设施层利用通信网络（临时性的或现有的），为各种通信业务提供支持，包含用作受灾区域监视的传感器网络、临时部署的Ad Hoc网络及现有的蜂窝通信网络。而中间件层负责通信基础设施层当中的各种信息的收集与关联。 图1 应急通信网络体系结构图 通信基础设施层准允受灾范围内用户，通过各种终端与移动设备，对各种服务与异质网络进行访问。因此，需采取一种有效、实用且简单的方式，将通信与处理设备部署在受灾区；可以集成于现有通信网络，以便能够提供更为实用、高效的服务平台，更好地满足实际通信服务。另外，对于通信基础设施层来讲，可选用一种比较传统的异质网络互联结构，其主要包含无线传感网络（WSN）、临时部署的移动AdHoc网络以及既有蜂窝网络。当前已经完成部署工作的通信设施主要由3部分组成，即大量野外节点（FN）、多个超级节点（SN）及一个中心控制单元（CCU），如果处于极端环境中，还需要利用无人机或者卫星来提供紧急情况下的应急通信服务。CCU在通信与计算能力方面比较强，在维护与管理方面，要想使其变得更加可靠、安全，通常情况下，可选用固定式。但对于一些比较特殊的情况下，其能够根据实际需要进行移动，而且还可以与外部网相连接，能够根据运转实况及当前需要，不间断地收集各种所需信息，然后将所得到的信息实时传输给节点。SN除了可以固定之外，还能移动，不仅通信能力强，计算能力也比较强，在供电方面，其能够提供可靠保障。当处于CCU控制情况下，SN可以实现实时互连，并且还能组建系统的骨干网，为那些处理临近状态的FN，实时提供各项服务。 3 应急通信网络的关键技术 3.1 无线自组网技术 无线自组网实际上是一种围绕计算机网络与无线通信，经过不断发展、更新与完善而最终形成的创新产物，其有着诸多突出特点，如Ad Hoc网络、无线传感网及无线网状网等均为无线组织网的基础框架内。Ad Hoc网络，从本质上来讲，其就是一种相比其他网络形式，具有一定特殊性的移动通信网络，在不需要进行相关基础设施预设的前提下，便可以快速组网。无线自组网的基本特点是高毁性、自愈合、自组织等，尤其是那些具有临时性或突发性的应急通信场合，其比较适合。随着此方面研究的日渐深入，Ad Hoc网络的应用变得越发广泛，除了已经应用在民用领域之外，还逐渐应用于商业领域。另外，在研究内容方面，其更加宽泛，囊括诸多内容，比如网络体系结构、信息安全传输及QoS支持等。 另外，以Ad Hoc网络技术为支撑，已经有多种形式或类型的无线自组网技术出现，如无线网状网（WMN）与WSN。WSN不仅融合了Ad Hoc技术，还大范围融合了分布式信息处理、传感器技术等先进技术。通过这些先进技术的应用，其除了可以有效完成诸如传感信息的收集等工作之外，还能根据实际需要，对其进行实时处理。除此之外，其能够对特定目标区域进行有效监控，将所得到监控信息，实时传送至相关用户，以此来为行动决策提供更加全面、准确的辅助。在WSN中，在其内部，设置有多个传感节点，这些节点可以实现协作运行，还能依据实际需要及网络规模，选择满足当前实况的路由协议，实现传输任务、信息监测等工作的快速、高效完成。 3.2 WiMAX技術 在当前已建成的完善通信基础设施的驱动下，已经出现了基于WiMAX技术的无线网络技术，这些技术不仅高效，而且还充分运用了宽带应急通信技术，因而有着高效化的实用价值。之所以会选用此技术，最终目的即为更好地、更加全面地满足当前应急通信网络业务组网方面的实际需要。WiMAX，从本质上来讲，其是一种良好的宽带无线通信技术，其技术为IP技术，因而可以提供与实际相符、能更好地满足现实需要的通信覆盖（5～6 km），还能提供比较高的数据速率。另外，WiMAX通信设备便于部署，而且能根据应用的不同，提供相应QoS保证。 为了实现在各应急环境下均有可靠通信支持，需要不断优化WiMAX网络，以此来提供高速、可移动性的OFDMA机制。从物理层角度来分析，其在OFDMA机制的相关作用与影响下，可实现系统容量的最大化提升，但是，由于其具有移动性特点，其会对多普勒频移效应产生不良影响。另外，在接收器与发送器间所存在的载波频移（CFO），会使子载波间正交性降低，而且还会被引入载波间干扰。因此，需采取有效措施，提升精度，将移动性所造成的影响降至最低，且应用反馈与补偿的方法，对CFO引入所造成的多址干扰（MAI）予以克服。为确保整个的通信的安全性，可以选用融合有前向纠错（FEC）与综合自动重传请求（ARQ）技术的混合自动重传请求（HARQ）技术。此外，通过空间多路复用（MIMO）技术的高效化应用，能够较大程度提升链路吞吐量，还能促进网络覆盖范围的扩展。 4 结 语 本文依据应急通信的基本特点，探讨了一种围绕应急通信运作的基本网络架构，另外，还分别从WiMax宽带无线技术、无线自组网技术两方面，探讨了应急通信网络的关键技术。应急通信网络需切实运用时下先进的无线网络设备与商业技术，通过将之集成，来构建一个方便管理与携带的安全、可靠的应急网络。 主要参考文献 [1]王海涛，李建州，邹珊，等.应急通信中WSN服务增强关键技术研究进展[J].桂林电子科技大学学报，2013（6）. [2]张静，汤红波，童珉，等.基于动态频谱接入的应急移动通信系统[J].电信科学，2008（12）. [3]潘青亮，林柳梦，肖攀.公安系统应急通信中混合网络体制的设计[J].信息通信，2016（5）. |
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