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基于快速战术通信网的应急通信系统
【摘 要】 文中提出了基于快速战术通信网的应急通信系统的网络架构和快速部署方案,初步探讨了Adhoc 网络、异构网络互联互通和无线资源智能管控等关键技术.
【关键字】 应急通信 Adhoc 网络 IP 技术
引言
我国是一个地震、洪水、海啸等自然灾害频发的国家.据统计,我国6 级以上地震平均每年发生6 次,7 级以上地震平均每年1 次,8 级以上的巨大地震平均10 年左右1 次[1].由于我国应急通信系统建设起步比较晚,我国的应急通信系统还存在着一些问题[2]：第一,技术手段少,组网单一.第二,响应速度慢.第三,互联互通性差.
快速战术通信网络基于Adhoc 技术,具有无中心、自组织、建网快和不需要地面基础设施支撑等特点.本文将快速战术通信网络应用于应急通信中,构建了基于快速战术通信网络的应急通信系统,能够满足应急通信的需求,解决现有应急通信系统响应速度慢、互联互通性差等问题.
一、应急通信系统要求
应急通信系统与一般的通信系统所不同,面对的情况十分复杂,不确定的因素很多,因此应急通信需要具备以下特点.[4][5]
（1）快速布设、易于安装.在抗震救灾工作中,时间是最为宝贵的资源.因此,应急通信系统的布设时间和安装时间变得尤为重要.
（2）系统健壮性和可重配置.当重大自然灾害发生后,往往还会伴随着其他一系列的自然灾害,比如地震发生后往往会有大量余震,因此,应急通信系统应该具备良好健壮性.
（3）互联互通性.在自然灾害面前,任何一种通信手段都无法保证通信的可靠性和传输性,因此应急通信系统应该将多种通信手段融合为一体,进行互联互通.
（4）保密性.应急通信系统虽然是为应急事件所搭建的临时系统,但是依然需要不同层次的抗干扰和抗攻击能力,从而保证抗震救灾的顺利进行.
（5）移动性.在救援活动中,救援指挥中心需要根据灾情和救灾进度等因素,在灾场地区进行调整调动救灾人员,因此应急通信系统需要使用者在不同区域之间移动的需求.
二、基于快速战术通信网络的应急通信系统
2.1 网络架构
基于快速战术通信网络的应急通信系统的网络架构如图1 所示.该应急通信系统以搭载在无人机、飞艇和系留气球等升空平台的快速战术通信网络为骨干网络,可以分为三个层次：第一个层次为救灾人员所使用的应急通信设备,如集群通信、3G/4G 通信网络等；第二层次为快速战术通信网络所构建的骨干网络；第三层次为灾区外的Internet 网络及其与快速战术通信网络的接口网络.
快速战术通信网络的网络层采用IP 协议体系架构和Ad-Hoc 无线自组织网络技术设计,具有自组织和多跳路由的特点.每个节点与多个邻居节点相联通,当某个节点遭到破坏或原有链路超出视距范围之外时,可以选择其它的链路进行传输.链路层采用混合动态TDMA 接入方式,物理层采用前向纠错编码、跳频等手段提高系统的抗干扰能力.
该架构的应急通信系统具有很好的可扩展性.在该架构中,只有与地面Internet 网络相连的作为网关的节点需要配置,其它新加入的节点可以自动连接到在视距通信范围内的节点,无需配置.
2.2 系统快速部署
应急通信系统的部署需要根据救灾阶段的不同,分阶段分批次进行部署.以地震救援为例说明应急通信系统的构建过程.
第一阶段：灾后24 小时内是最宝贵的救援时间.该阶段采用无人机作为载体,快速部署到灾区,迅速建立起应急通信网络,满足救援指挥中心和救援队伍的需求.
第二阶段：灾后24 至48 小时内,灾区部分道路开始畅通.该阶段的应急通信系统以系留气球、飞艇等浮空平台为主要骨干网,无人机为辅,搭建更加完善的应急通信网络.第三阶段：灾后48 小时以后,此时地面交通和地面网络基本已经恢复.此时的应急通信网络将以基于快速战术通信网络的应急通信系统为辅.
2.3 关键技术
2.3.1 Ad-hoc 无线自组织网技术
Ad-hoc 网络是一个节点间通过无线信号相连,网络拓扑不固定的临时性自治系统,它具有自组织、无中心、自愈合、多跳和高抗毁等显著特点.
多跳转发是Ad-Hoc 网络的主要特征之一.由于节点自身的移动性会使Adhoc网络的拓扑结构发生变化,传统的路由协议将占用大量的应急通信资源,因此需要根据应急通信网络所使用的场景设计专门的路由协议.
2.3.2 异构网络的互联互通技术
IP 化是通信网络发展演进的必然趋势,能够提高通信网络的灵活性和可扩展性.基于IP 的网络层移动性管理技术,能够较好的屏蔽底层不同的接入技术,实现异构网络之间的互联互通,最大限度的利用现有的3G/4G、集群通信和无线电台等应急通信资源.基于快速战术通信网的应急通信系统中所有节点在网络中均采用IP 地址进行统一标识,从而实现全网的统一路由寻址,对于传统的非IP 通信网络,采用地址映射机制,从而避免对设备硬件结构和协议栈的修改.
2.3.3 无线资源智能管控技术
灾害救援现场的各种各样的应急通信系统在频率资源、组网方式、业务类型、资源模式以及管理方式等方面都有所不同,这些不同导致了不同通信网络间的相互影响,从而对应急通信系统的稳定性、可靠性和高效性带来了巨大的挑战.因此,无线资源智能管控是应急通信系统所必须解决的关键问题.
三、结语
本文提出了利用基于Adhoc 的快速战术通信网络为骨干网络,以无人机、系留气球等空中平台为骨干网络节点平台,建立一套在灾害发生后可以快速部署且不受灾场道路条件影响的应急通信系统,同时对涉及的Adhoc 网络、异构网络互联互通和无线资源智能管控等关键技术进行了初步的探讨.本文提出的基于快速战术通信网的应急通信系统可以基本满足应急通信的一般要求,最大限度的利用灾害现场的各种通信资源,并具有良好的可配置性、可扩展性和安全
应急通信论文范文结:
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