應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)探究分析研究 電子通信技術(shù)專業(yè)

1、應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)探究摘要：應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)通過監(jiān)控和連接的形式，主要在發(fā)生緊急及突發(fā)等狀況使用，以確保應(yīng)急通信信息的高效傳遞效果。所以，應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計必須依靠高科技的技術(shù)支持，以便能最大限度的提高預(yù)警的準(zhǔn)確度。就現(xiàn)今情況而言，因技術(shù)含量在應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)中確實起著至關(guān)重要的作用，也大大提高了應(yīng)急通信的使用效率，所以，本文通過把應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)作為基石，著重分析應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計的關(guān)鍵因素。本文主要從四個方面來闡述這一觀念：第一方面，介紹應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計關(guān)鍵性技術(shù)原則；第二方面，關(guān)于應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的特性特點；第三方面，關(guān)鍵性技術(shù)在應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的中的重要性；最后一個方面，架構(gòu)和設(shè)計在應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)

2、中的研究。關(guān)鍵詞：應(yīng)急通信；網(wǎng)絡(luò)設(shè)計；關(guān)鍵技術(shù)前言應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)指的是在突發(fā)事故現(xiàn)場，對于目的地實施有效的監(jiān)控，與此同時也能保持通信網(wǎng)絡(luò)的信息連接暢通無阻。本文主要介紹了應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的特點，闡述了應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)體系，怎么實現(xiàn)可靠安全及可擴(kuò)張的通信網(wǎng)絡(luò)，關(guān)鍵性技術(shù)因素在設(shè)計應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)中的作用進(jìn)行了深入的探究?，F(xiàn)今，因國內(nèi)自然災(zāi)害頻發(fā)，更甚災(zāi)區(qū)面積也呈現(xiàn)上升趨勢，我國人民群眾的生命和財產(chǎn)安全都因自然災(zāi)害受到嚴(yán)重的威脅，當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)正處于蓬勃發(fā)展的階段，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模日益壯大，而很多突發(fā)性的事件產(chǎn)生的次數(shù)及頻率都呈現(xiàn)上升態(tài)勢，嚴(yán)重威脅我國的社會穩(wěn)定，所以，探討和研究應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的關(guān)鍵性技術(shù)有

3、著十分巨大的現(xiàn)實意義及實用價值。1 應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)的原則應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的關(guān)鍵性因素是技術(shù)，重點規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)的使用原則?？蓴U(kuò)展原則：應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不一樣，可是在關(guān)鍵性技術(shù)方面還是一致有相同性的，所以在技術(shù)這塊必須保持可擴(kuò)展性原則，以便適用于不同類型的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，提升關(guān)鍵技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)中的融合性。跟蹤定位原則：應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)和關(guān)鍵技術(shù)的主要原則是跟蹤定位，以保證能準(zhǔn)確的定位到現(xiàn)場實施急救，使用高科技手段，保證定位的精準(zhǔn)性。安全性原則：應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的技術(shù)使用，需保證安全性原則，保障通信網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定，以免通信信息被惡意泄露。2 應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的特點2.1 便捷和可移植性應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)重

4、點是應(yīng)用于緊急突發(fā)狀況，因此在使用時就不是跟移動蜂窩設(shè)施和有線移動通信設(shè)備一樣有固定的器材，使用應(yīng)急通信設(shè)備就是需要把最有效的信息在最短的時間內(nèi)傳遞出去。所以，應(yīng)急通信需要具備可移植性與簡便性，也能夠在原來的設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行緊急部署。把信息及時的傳遞出去。2.2 安全性應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)傳遞的信息最多的都是救援信息。發(fā)生緊急情況的時候，需要大量的救助隊伍，特別是國家派出的軍事力量，是突發(fā)緊急情況下重要的救助力量，所以在信息的傳遞這塊就更加的需要保密，以保障救援和軍事信息的安全。像在玉樹地震中，因地質(zhì)情況復(fù)雜，需要國家絕對的支持，所以為了保障信息傳遞的安全性，需要對傳遞的信息進(jìn)行加密處理，以保障救援隊伍

5、能順利的開張救援工作。2.3 可擴(kuò)展性良好的狀態(tài)下才能更好的保障通信網(wǎng)絡(luò)的運行，所以穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持事半功倍，可是在突發(fā)事故現(xiàn)場，情況多變，不可預(yù)測，所以理想的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境就必不可少。要保障穩(wěn)定的通信環(huán)境，就必須要應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能靈活多變，能支持突發(fā)事故情況的不同需求。這就需要應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計具備可擴(kuò)展性。2.4 快速部署發(fā)生緊急情況的時候，需要迅速的傳遞出救助信息。當(dāng)基礎(chǔ)通信設(shè)備遭到破壞時，需要啟用緊急通信設(shè)備作業(yè)，這就需要應(yīng)急通信設(shè)備能靈活多變，以便能使得通信設(shè)備能盡快的到救援現(xiàn)場。與此同時還要注意應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)盡量使用商用網(wǎng)絡(luò)，商用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般不需要專業(yè)人員安裝，只需要救援隊伍完成網(wǎng)絡(luò)安裝工作即可

6、。這樣可以盡快的協(xié)助完成部署工作，盡快的把事故現(xiàn)場的情況傳送出去，進(jìn)行積極的救援。在汶川地震時，因為地質(zhì)遭受到嚴(yán)重的破壞，基本的通信設(shè)備根本不能使用，這是就需要通過靈活輕便的商用網(wǎng)絡(luò)完成信息的傳遞。 3 應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)為了保障應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的靈活快速，維系應(yīng)急指揮中心與事故現(xiàn)場的可靠安全、快速穩(wěn)定的傳輸現(xiàn)場情況和有效的指揮控制信息，應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)必須解決下面幾個關(guān)鍵性技術(shù)：3.1 有線通信技術(shù)有線通信技術(shù)主要有電話、互聯(lián)網(wǎng)等常規(guī)設(shè)備，全國范圍分布最廣的事有線公眾電信網(wǎng)絡(luò)，有線通信技術(shù)有范圍覆蓋廣，適應(yīng)性強(qiáng)，成本低等特點，也是在自然災(zāi)害中使用為普遍的一種通信技術(shù)。但是，這種通信技術(shù)比較容易受

7、到地理條件的制約，且抗毀力較差，一旦被破壞，就比較難恢復(fù)。3.2移動通信技術(shù)移動通信技術(shù)有個人通信的特點，使用移動定位技術(shù)能極大的提升受災(zāi)群眾獲救的概率。接入一些移動技術(shù)，能快速的通過要的地位。使用移動設(shè)備恢復(fù)災(zāi)害地區(qū)的溝通，在應(yīng)急通信中必不可少。3.3衛(wèi)星通信技術(shù)當(dāng)前使用最廣泛的應(yīng)急通信技術(shù)是衛(wèi)星通信技術(shù)，該技術(shù)一般不受緊急事件的影響，同時衛(wèi)星通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地域很廣泛，所以能很好的滿意應(yīng)急通信廣度上的要求，但是衛(wèi)星通信技術(shù)也是有缺點的，容量極度有限，并且成本也偏高。3.4專用數(shù)字集群網(wǎng)技術(shù)跟問下通信技術(shù)差不多，專用數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的容量也是有限的。但是，專用數(shù)字集群網(wǎng)絡(luò)是獨立的指揮網(wǎng)絡(luò)，

8、具備其他所有應(yīng)急通信技術(shù)所沒喲的優(yōu)勢，包括相應(yīng)速度和群組指揮等等。3.5 輔助技術(shù)輔助應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的技術(shù)，是可以營造出適合應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境，保障其可以在各個應(yīng)急場所內(nèi)提供精確的定位通信服務(wù)。輔助技術(shù)在應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的作用非常顯著，完善應(yīng)急通信的方式，盡量避免應(yīng)急通信過程中出現(xiàn)紕漏，這體現(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的各個方面。終端定位：應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的核心是精準(zhǔn)定位，通過定位終端輔助技術(shù)，準(zhǔn)確定位地理位置，排查界外因素的影響，保障應(yīng)急通信高強(qiáng)度信號的優(yōu)勢。網(wǎng)絡(luò)安全：突發(fā)故障應(yīng)急時，參與救助的機(jī)構(gòu)不是統(tǒng)一安排的，來自不同的機(jī)構(gòu)，都涉及到了應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的安全性，必須要保障網(wǎng)絡(luò)運行在安全的狀態(tài)下，

9、才可以保障應(yīng)急通信的正常運作，避免出現(xiàn)通信安全事故，影響了救援的效率。QoS：應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)中不出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)沖擊或是通信延遲現(xiàn)象，必須要保證多方位的服務(wù)和數(shù)據(jù)源共同協(xié)調(diào)通信，以便應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)能按規(guī)矩行事。4 應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和設(shè)計組建設(shè)計一個高效健壯的應(yīng)急通訊網(wǎng)絡(luò)近幾年來越來越引起全球的重視。構(gòu)建一個完整的應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，他必須具有以下幾個優(yōu)點：具有對于突發(fā)的應(yīng)急行動能夠協(xié)調(diào)有效的資源，實施有效救援;為了輔助災(zāi)后重建能夠第一時間進(jìn)行，必須能夠迅速把通信網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常;除此之外，還必須可以預(yù)測和防范未來會出現(xiàn)或者即將出現(xiàn)的災(zāi)害，能夠保持對重點區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)測以及數(shù)據(jù)的全面分析，支持異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的互連。而構(gòu)建一個應(yīng)

10、急通信網(wǎng)絡(luò)，它應(yīng)該分以下三個層次，建設(shè)通信基礎(chǔ)設(shè)施層是最基礎(chǔ)的第一層，分布式計算層是其中不可缺少的第二層，最后才是進(jìn)行信息關(guān)聯(lián)和收集的中間層，位于應(yīng)急通訊網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層的通訊基礎(chǔ)設(shè)施層，這些中間層會以一些廣泛存在的蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)還有用于對災(zāi)區(qū)監(jiān)視的傳感器網(wǎng)絡(luò)，同時在災(zāi)難發(fā)生后，臨時搭建的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)三部分組成。實施數(shù)據(jù)挖掘和輔助決策功能則主要由分布式計算層來處理負(fù)責(zé)。而連接基礎(chǔ)層和分布層就是中間件層。它主要功能就是進(jìn)行各種信息關(guān)聯(lián)以及收集，并且用于信息間相互交換共享。對于基礎(chǔ)通訊設(shè)施層，必須具備的功能就是可以保證各種移動終端設(shè)備都可以順暢利用，并且在各種異質(zhì)服務(wù)及網(wǎng)絡(luò)間自由訪問。為了達(dá)到各種通信

11、服務(wù)的要求，應(yīng)急通訊網(wǎng)絡(luò)可以采取一種簡單合理的方式 ，必須可以和現(xiàn)存的地方通信網(wǎng)絡(luò)并行，只有這樣才能保證服務(wù)平臺正常運行?；A(chǔ)通信設(shè)施層必須能夠合理運用異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。一種最常見的基礎(chǔ)通信網(wǎng)絡(luò)如下圖一所示，它由三個關(guān)鍵層次構(gòu)成：負(fù)責(zé)覆蓋災(zāi)區(qū)的通信基礎(chǔ)設(shè)施層、對數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式分析的計算層、以及能夠?qū)π畔⑹占⑶谊P(guān)聯(lián)的連接基礎(chǔ)和分布式計算層的中間件層。圖1 種應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3層構(gòu)架中，通信基礎(chǔ)設(shè)施層會以一些廣泛存在的蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)還有用于對災(zāi)區(qū)監(jiān)視的傳感器網(wǎng)絡(luò)，同時在災(zāi)難發(fā)生后，臨時搭建的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)三部分組成。中間件層起到一個承上啟下的連接作用，主要負(fù)責(zé)把基礎(chǔ)設(shè)施層收集的信息交給分布計算層，通

12、過它的處理來對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘并且?guī)椭鷽Q策。通信基礎(chǔ)設(shè)施層需要起到保證災(zāi)區(qū)人員在災(zāi)難發(fā)生后能夠及時與外界聯(lián)系，即可以通過自己的移動設(shè)備，也可以利用各種異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。為了達(dá)到這個功能，基礎(chǔ)設(shè)施層可以采取一種簡單有效的方法在災(zāi)區(qū)部署通信設(shè)備，與現(xiàn)有的一些基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)組成覆蓋網(wǎng)，通過保存現(xiàn)有的，覆蓋缺少的來達(dá)到保證救災(zāi)的效果。異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)結(jié)構(gòu)可以用于通信基礎(chǔ)設(shè)施層，如圖2所示。通信基礎(chǔ)設(shè)施包括既有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)以及臨時部署的移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)(MANET)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN)。臨時部署的通信設(shè)施主要包括一個中心控制單元 (CCU)、多個超級節(jié)點（SN)和大量野外節(jié)點（FN)，若這些網(wǎng)點還不能滿足災(zāi)區(qū)所

13、需，還可以利用無人機(jī)以及衛(wèi)星來輔助通信。CCU通常為固定式的，它具有超強(qiáng)的通信和計算能力，需要專人來管理和維護(hù)。但在特殊情況下，CCU也是可以出于動態(tài)的，且同時和外部網(wǎng)絡(luò)連接，為救災(zāi)收集一些有用的外部信息，從而提供給分散的節(jié)點。而作為重要組成部件的SN，它可以移動也可以固定，而它的通信和計算能力相對CCU來說就差了一些，但它具有保障可靠供電的特點;CCU在處于主控情況下，可與SN組成核心骨干網(wǎng)，鄰近的FN則利用無線技術(shù)形成覆蓋網(wǎng)。FN作為通信終端和傳感節(jié)點，其具有相互間可以組成網(wǎng)絡(luò)，或者利用附近的SN作為支點組建分族網(wǎng)絡(luò)，使用這樣的方法既可以擴(kuò)展通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積也能擴(kuò)大通信網(wǎng)絡(luò)的信任度。圖2

14、 一種可能的異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)結(jié)構(gòu)CCU在災(zāi)區(qū)救援任務(wù)中應(yīng)該第一時間建立，因為它是起到指揮和協(xié)調(diào)的作用，同時，在一些特定的核心位置優(yōu)先部署大量SN網(wǎng)絡(luò)，保證SN網(wǎng)絡(luò)能夠其與CCU相連，不管是通過多跳的還是單跳的方式來連接。借助一些Ad Hoc的網(wǎng)絡(luò)連接方式，F(xiàn)N 能夠快速與SN網(wǎng)絡(luò)建立連接，與SN和CCU組成的網(wǎng)絡(luò)形成一個完整的整體。在搶險救災(zāi)過程中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一直處于不段的變化之中，因為期間很多節(jié)點會移動，會改變，會增加和減少。一種常用的分級簇管理網(wǎng)絡(luò)是組織網(wǎng)絡(luò)不錯的選擇。最常見的有林錦的FN構(gòu)成簇，它的簇頭由一些FN 或者SN組成，它們具有相對穩(wěn)定的發(fā)散能力，這樣組成的簇頭系統(tǒng)便于我們維修和

15、管理。這樣對于一些細(xì)節(jié)的東西不需要關(guān)注太多，這大大減少了維修和管理的成本。在整個網(wǎng)絡(luò)中 ，CUU負(fù)責(zé)所有節(jié)點的指揮和管理，而一些分布的 SN和簇頭只需要負(fù)責(zé)自身節(jié)點的FN網(wǎng)絡(luò)和臨近SN的信息收集和傳遞。CUU作為應(yīng)急救災(zāi)中核心位置的指揮節(jié)點，必須在災(zāi)難發(fā)生的第一時間建立起來，同時再選擇一些位置分布SN,保證順暢的與CCU連接。而借助Ad Hoc的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，F(xiàn)N可以很順利的連接到附近的SN網(wǎng)絡(luò)，再加入SN與CCU組合成的網(wǎng)絡(luò)。在事故發(fā)生之后的救援過程中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一直處于不斷的變化中，期間會發(fā)生很多節(jié)點的移動，改變，增加或者減少。林錦的FN構(gòu)成簇作為一種普遍的分級簇頭網(wǎng)絡(luò)，因為他的網(wǎng)絡(luò)體系具有

16、能夠快速響應(yīng)的分級別分簇的機(jī)制。用一些特殊的FN或者SN作為簇頭，它們具有較強(qiáng)的通信功能，而這些簇頭通過分級結(jié)構(gòu)與SN以及CUU組成的網(wǎng)絡(luò)建立連接。通過這種連接方式可以不需要管理其中的太多細(xì)節(jié)，大大減少了維修和管理成本。此外，用這種分級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能夠使節(jié)點的定位以及信息的檢索更加方便快速。CCU負(fù)責(zé)把控全局的信息以及它下面的節(jié)點，而其子網(wǎng)絡(luò)SN或者簇頭只要維護(hù)其隸屬的網(wǎng)絡(luò)信息和外圍分布的節(jié)點。應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)需要對災(zāi)區(qū)可能出現(xiàn)的管理和其他風(fēng)險進(jìn)行監(jiān)控，而這種監(jiān)控借助無線傳感網(wǎng)絡(luò)是一種很好的辦法。無線傳感網(wǎng)絡(luò)擁有在災(zāi)區(qū)廣泛分布的傳感節(jié)點、適合場景多、范圍覆蓋廣、監(jiān)控密度強(qiáng)及基本不要求人為的影響等很多優(yōu)

17、點。無線傳感網(wǎng)絡(luò)能夠通過對數(shù)據(jù)的收集以及傳遞，由于其數(shù)據(jù)多且都為第一線 數(shù)據(jù)，所以保證了數(shù)據(jù)的可靠性，不同網(wǎng)絡(luò)通信的互通性。除此之外，由于傳感點比較容易出現(xiàn)一些故障且容易遭到各種外界的其他攻擊，所以提高傳感網(wǎng)絡(luò)的容錯性，也就是傳統(tǒng)意義上的可生存性就變得必不可少。其中一個解決的方案就是增加一些新的傳感點，但這樣會使網(wǎng)絡(luò)運營的成本一下子增加很多。仍外有的解決方案，是在整個體系通過周期性的自測來排查出錯誤的發(fā)生、再進(jìn)行調(diào)節(jié)，改善等。綜上，選擇多跳的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是提升網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行一個很好的選擇。與此同時，作為應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，它還必須要有排查故障以及及時調(diào)整篩查攻擊的來源以及類型的能力。以便能及時

18、的向遠(yuǎn)程指揮中心發(fā)送信息。結(jié)束語關(guān)鍵技術(shù)支持應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，可以適應(yīng)多種突發(fā)狀況的通信需求，以避免通信中斷引起的風(fēng)險。關(guān)鍵技術(shù)在應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)中至關(guān)重要，是影響應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)好壞的重要因素；同樣關(guān)鍵性技術(shù)也為應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)提供基本的運行條件，以保障其可以在緊急情況下高效穩(wěn)定的通信，體現(xiàn)出應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的重要價值。建立應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)在的應(yīng)急狀況有非常重大的意義，完善現(xiàn)今應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)中的不足之處，加強(qiáng)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)性，建立一套安全穩(wěn)定的應(yīng)急系統(tǒng)，對以后的整個網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展都是有非常大的作用。參考文獻(xiàn)1 左秀城. 應(yīng)急通信指揮調(diào)度系統(tǒng)的組合與運作J. 通信企業(yè)管理. 2010(03) 2 王海濤,朱震宇,付鷹. 應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)探討J. 指揮信息系統(tǒng)與技術(shù). 2010(05)3 王海濤. 應(yīng)急通信的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)手段分析J. 中國無線電. 2010(11)4 楊勵. 應(yīng)急通信定點投放方案J. 信息通信.