基于衛(wèi)星及無線Mesh網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用

1、 基于衛(wèi)星及無線Mesh網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用 付榮國+肖飛+鄭黃海+張耀摘 要： 針對(duì)地震現(xiàn)場應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)間突發(fā)性、地點(diǎn)不確定性、業(yè)務(wù)緊急性和信息多樣性等特點(diǎn)，提出一種基于衛(wèi)星及無線Mesh網(wǎng)的組網(wǎng)方法。首先，對(duì)無線Mesh網(wǎng)概念及其特點(diǎn)、組網(wǎng)模式進(jìn)行闡述；其次，對(duì)無線Mesh網(wǎng)組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)探討；結(jié)合衛(wèi)星通信技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)基于衛(wèi)星及無線Mesh網(wǎng)的組網(wǎng)方法進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)。該組網(wǎng)方法是一種搭建現(xiàn)場應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)行之有效的方法。Key： 衛(wèi)星通信； 無線Mesh網(wǎng)； 組網(wǎng)技術(shù)； 應(yīng)急通信： TN915?34； TN927 ： A ： 1004?373X（2017）11?0021?

2、04Research and application of networking technologybased on satellite and wireless Mesh networkFU Rongguo， XIAO Fei， ZHENG Huanghai， ZHANG Yao（Emergency Rescue Center， Earthquake Administration of Jiangsu Province， Nanjing 210014， China）Abstract： Aiming at the characteristics of time suddenness， loc

3、ation uncertainty， business urgency and information diversity of the emergency communication network at earthquake site， a networking method based on satellite and wireless Mesh network is put forward. The concept， characteristics and networking mode of wireless Mesh network are described. The key t

4、echnologies of wireless Mesh network are discussed in detail. The characteristics of satellite communication technology are combined to design and implement the networking method based on satellite and wireless Mesh network in detail. The networking method is an effective one of the site comnunicati

5、on network platform.Keywords： satellite communication； wireless Mesh network； networking technology； emergency communication0 引 言我國是一個(gè)地震災(zāi)害非常嚴(yán)重的國家，具有地震活動(dòng)頻度高、強(qiáng)度大、震源淺、分布廣等特點(diǎn)1，特別是近年來汶川8.0級(jí)、玉樹7.1級(jí)、雅安7.0級(jí)等強(qiáng)烈地震相繼發(fā)生，并產(chǎn)生了巨大影響。這些強(qiáng)烈地震往往會(huì)對(duì)通信基礎(chǔ)設(shè)施造成破壞，甚至損毀，使受災(zāi)地區(qū)對(duì)外通信中斷，受災(zāi)地區(qū)成為完完全全的信息孤島2，給救災(zāi)組織、指揮調(diào)度、人員搜救、自救和次生災(zāi)害預(yù)防等工作

6、造成重大困難。因此，在地震現(xiàn)場需要利用各種通信資源快速有效地建立一種覆蓋面積大的暫時(shí)性應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的災(zāi)情信息傳遞及上報(bào)2?3，為救災(zāi)組織、輔助決策、指揮調(diào)度等提供有力保障，以最大限度降低災(zāi)難損失和維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定。本文針對(duì)震后應(yīng)急救援、信息傳輸?shù)韧ㄐ判枨?，提出一種基于衛(wèi)星及無線Mesh網(wǎng)的現(xiàn)場組網(wǎng)方法，從而可以在震后復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境下第一時(shí)間內(nèi)快速投放組網(wǎng)，并大面積覆蓋，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場震情、災(zāi)情信息采集的實(shí)時(shí)傳輸，為現(xiàn)場指揮部和后方指揮部應(yīng)急救援指揮提供重要支持。1 無線Mesh網(wǎng)無線Mesh網(wǎng)也稱無線網(wǎng)狀網(wǎng)（簡稱WMN），是基于自組織網(wǎng)絡(luò)（Ad Hoc網(wǎng)）開發(fā)的無線多跳網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無線Mesh網(wǎng)

7、絡(luò)處理消息的方式是把信息包從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到信息包到達(dá)目的地。每個(gè)WMN的節(jié)點(diǎn)既可作為接入終端，也可具有路由和信息轉(zhuǎn)發(fā)功能。WMN運(yùn)行方式像因特網(wǎng)，并提供從源頭到目的地的多條冗余通信路徑，即一條路徑由于硬件故障或干擾停止工作，WMN會(huì)自動(dòng)改變信息包路由，使數(shù)據(jù)通過一條替代路徑進(jìn)行傳遞。1.1 網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)WMN主要由包括一組呈網(wǎng)狀分布的無線路由（Access Point，AP）構(gòu)成，AP均采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式通過無線中繼鏈路互聯(lián)，將傳統(tǒng)WLAN中的無線“熱點(diǎn)”擴(kuò)展為真正大面積覆蓋的無線“熱區(qū)”，WMN具有以下特點(diǎn)：（1） 自配置。WMN中AP具備自動(dòng)配置和集中治理能力，簡化了網(wǎng)絡(luò)的治理維護(hù)

8、。（2） 自愈合。WMN中AP具備自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和動(dòng)態(tài)路由連接，消除單點(diǎn)故障對(duì)業(yè)務(wù)的影響，提供冗余路徑。（3） 高帶寬。將傳統(tǒng)WLAN的“熱點(diǎn)”覆蓋擴(kuò)展為更大范圍的“熱區(qū)”覆蓋，消除原有的WLAN隨距離增加而導(dǎo)致帶寬下降。另外，采用Mesh結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，信號(hào)能夠避開障礙物的干擾，使信號(hào)傳送暢通無阻，消除盲區(qū)。（4） 高利用率。高利用率是WMN的另一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在單跳網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)固定的AP被多個(gè)設(shè)備共享使用，隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增多，AP的通信網(wǎng)絡(luò)可用率會(huì)大大下降。而在WMN中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是AP，一旦某個(gè)AP可用率下降，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)重新選擇一個(gè)AP完成傳輸。 （5） 兼容性。Mesh采用標(biāo)準(zhǔn)的802.11b/g制

9、式，可廣泛地兼容無線客戶終端。（6） 覆蓋范圍大。WMN支持多跳中繼，終端用戶可以通過路由器或其他節(jié)點(diǎn)中繼接入網(wǎng)絡(luò)，從而大大拓展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，并可根據(jù)需求快速布置接入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)廣域覆蓋。1.2 組網(wǎng)方式WMN的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)組網(wǎng)方式的不同分為三類4?6：骨干網(wǎng)Mesh結(jié)構(gòu)、終端Mesh結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。1.2.1 骨干網(wǎng)Mesh結(jié)構(gòu)骨干網(wǎng)Mesh結(jié)構(gòu)又叫分級(jí)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是在接入點(diǎn)（AP）或基站（BS）與終端用戶之間形成無線回路。移動(dòng)終端通過Mesh路由器的路由選擇和中繼功能與AP/BS形成無線鏈路，AP/BS通過路由選擇及管理控制等功能為移動(dòng)終端選擇與目的節(jié)點(diǎn)通信的最佳路徑，從而形成無線的回路。同時(shí)

10、移動(dòng)終端還可通過AP/BS與其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)無線寬帶接入。該結(jié)構(gòu)能有效降低系統(tǒng)成本，提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率和可靠性，但容易造成單點(diǎn)負(fù)載過重，網(wǎng)絡(luò)性能下降。1.2.2 終端Mesh結(jié)構(gòu)終端Mesh結(jié)構(gòu)是由終端用戶自身配置無線收發(fā)裝置，通過無線信道的連接形成一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。這是一種任意網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)可任意移動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟搽S之變化。在這種環(huán)境中， 由于終端的無線通信覆蓋范圍有限，兩個(gè)無法直接通信的用戶終端可以借助其他終端的分組轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。該結(jié)構(gòu)任一時(shí)刻終端設(shè)備不需其他基礎(chǔ)設(shè)施，可獨(dú)立運(yùn)行。終端用戶模式事實(shí)上就是一個(gè)移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，它可以在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施沒有或不便利用的情況下提供一種通

11、信支撐環(huán)境，缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)吞吐量較低，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小。1.2.3 混合結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅有骨干網(wǎng)的形式而且還能使終端Mesh化，也就是說它混合了骨干網(wǎng)和終端網(wǎng)結(jié)構(gòu)，具有骨干網(wǎng)和終端網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。Mesh終端通過Mesh路由接入骨干Mesh網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與因特網(wǎng)，WLAN，WiMax，蜂窩和傳感器網(wǎng)絡(luò)等的互聯(lián)；同時(shí)，終端既與骨干網(wǎng)絡(luò)相連，又可與其他終端用戶直接通信，并作為中間路由轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，從而增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。2 無線Mesh網(wǎng)組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)無線Mesh網(wǎng)由于其具有無線傳輸、開放式等特性，導(dǎo)致信號(hào)易被干擾、鏈路易擁塞、安全性較差，因此，必須采用有效的組網(wǎng)技術(shù)避免網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部信道相互干擾，降低路由算法的復(fù)

12、雜度，提高網(wǎng)絡(luò)安全。目前對(duì)WMN組網(wǎng)技術(shù)的研究主要包括三個(gè)方面：MAC（Media Access Control）協(xié)議、路由協(xié)議及安全機(jī)制。2.1 MAC協(xié)議為適應(yīng)無線業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，WMN需要更復(fù)雜、高效的MAC協(xié)議，因此MAC協(xié)議成為WMN的一個(gè)研究熱點(diǎn)7。MAC協(xié)議主要提供無線信道資源分配與管理，要實(shí)現(xiàn)WMN多跳節(jié)點(diǎn)間對(duì)資源的協(xié)商，WMN的MAC層可采用單信道或多信道方式，對(duì)應(yīng)的MAC協(xié)議也可分為單信道MAC協(xié)議和多信道MAC協(xié)議。單信道MAC協(xié)議沒有專門的控制信道，采用信令和數(shù)據(jù)混合發(fā)送的策略。在WMN中通?？刹捎萌N不同的方式設(shè)計(jì)單信道MAC協(xié)議，即修改已有的MAC協(xié)議、跨層設(shè)計(jì)和完全

13、創(chuàng)新的MAC協(xié)議。單信道MAC協(xié)議基本采用競爭方式或者TD方式，相對(duì)比較成熟，但對(duì)大規(guī)模節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)來說效率低下，難以消除隱藏終端/暴露終端問題，且會(huì)限制網(wǎng)絡(luò)吞吐量，難以提供服務(wù)質(zhì)量保證，因此目前對(duì)WMN研究傾向于采用多信道MAC協(xié)議。多信道MAC協(xié)議采用多個(gè)非疊加的信道，將單個(gè)沖突域變?yōu)槎鄠€(gè)沖突域，從而提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)吞吐量?，F(xiàn)有的多信道MAC協(xié)議按不同的信道資源分配方式可分為以下幾類：靜態(tài)信道分配、動(dòng)態(tài)信道分配、集中式信道分配和分布式信道分配。相對(duì)于單信道，多信道MAC協(xié)議雖使得網(wǎng)絡(luò)吞吐量提高，但又帶來了信道利用率下降的問題8。因此，多信道MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循節(jié)點(diǎn)同步、節(jié)點(diǎn)信道利用率高和高帶

14、寬、低時(shí)延的基本要求。對(duì)于多信道的MAC 協(xié)議，它應(yīng)該不僅僅提供信道資源的協(xié)商和分配，同時(shí)也要研究如何避免多信道的使用帶來的其他問題。事實(shí)上，WMN中多信道MAC協(xié)議設(shè)計(jì)主要以網(wǎng)絡(luò)的成本與性能來衡量。2.2 路由協(xié)議雖然WMN基于Ad Hoc網(wǎng)，且Ad Hoc網(wǎng)路由協(xié)議已比較成熟，但WMN作為多跳無線網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用更多元化，所以其路由協(xié)議具有自身特點(diǎn)7：（1） 適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?。WMN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)容易變化，WMN路由協(xié)議需要根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化及時(shí)更新，以保證鏈路出現(xiàn)故障時(shí)能快速找到新路由，恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連通性。（2） 低時(shí)延少開銷。WMN網(wǎng)絡(luò)多跳和無線信道資源有限，故WMN路由協(xié)議的

15、路由開銷應(yīng)盡量少，占據(jù)較少系統(tǒng)帶寬，其帶寬和時(shí)延控制要能支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)傳輸。（3） 算法復(fù)雜度低。WMN路由協(xié)議算法的計(jì)算復(fù)雜度要低，滿足網(wǎng)絡(luò)快速收斂要求。相比于傳統(tǒng)的Ad Hoc網(wǎng)路由協(xié)議，WMN由于Mesh路由沒有能耗限制，且移動(dòng)性較小，因此WMN路由協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。另外，WMN的路由選擇還需考慮鏈路質(zhì)量狀況，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡9。現(xiàn)有的WMN路由協(xié)議在路由選擇上應(yīng)綜合參考多個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，如跳數(shù)、往返時(shí)延RTT （Round?Trip Time，RTT）、吞吐量、鏈路狀態(tài)等。目前對(duì)WMN路由協(xié)議的研究十分活躍，常用的WMN路由協(xié)議主要分為表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議和按需路由

16、協(xié)議。表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)保存和維護(hù)到其他節(jié)點(diǎn)的所有路由信息，典型的有DSDV （Destination?Sequenced Distance Vector） ，特點(diǎn)是在Bellman?Ford 路由算法基礎(chǔ)上引入新的目的節(jié)點(diǎn)序列號(hào)以避免環(huán)路路由，但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大時(shí)，路由表很大，容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)沖突，故總體效率不高。 按需路由協(xié)議的特點(diǎn)在于節(jié)點(diǎn)只有在發(fā)起數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)請(qǐng)求時(shí)路由才尋址到目的節(jié)點(diǎn)，典型的有DSR（Dynamic Source Routing）和AODV（Ad Hoc On?Demand Distance Vector）。按需路由協(xié)議的缺點(diǎn)在于路由的發(fā)現(xiàn)過程在無線多跳環(huán)境下有相對(duì)較

17、大的延遲和帶寬占用。2.3 安全機(jī)制WMN依靠無線傳輸，因此面臨著和其他無線網(wǎng)絡(luò)一樣的安全問題：首先，無線信道易被竊聽和干擾；其次，節(jié)點(diǎn)和終端設(shè)備易丟失，造成信息泄露，甚至網(wǎng)絡(luò)癱瘓；第三，其分布式結(jié)構(gòu)導(dǎo)致沒有中心授權(quán)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)密鑰管理及分發(fā)。目前，WMN主要采用的安全技術(shù)有身份認(rèn)證、加密算法、入侵檢測等10。2.3.1 節(jié)點(diǎn)身份認(rèn)證由于WMN用戶終端是分布動(dòng)態(tài)變化的，因此對(duì)新加入的設(shè)備需進(jìn)行認(rèn)證，節(jié)點(diǎn)身份認(rèn)證最常用的是分布式和集中式兩種模式。分布式采用數(shù)字證書或預(yù)分配共享密鑰模式（PSK），但要注意的是PSK模式無法提供源身份的識(shí)別；集中式采用AAA認(rèn)證服務(wù)器，身份通過后才能參與后面的密鑰協(xié)商、

18、密鑰交換、路由更新等。2.3.2 加密算法目前應(yīng)用最廣泛的加密協(xié)議有3種：有線對(duì)等保密（Wired Equivalent Privacy，WEP）、無線保護(hù)訪問（WiFi Protected Access，WPA）及WPA2加密協(xié)議。WEP密鑰長度最初為64位，后來擴(kuò)展到128位；WPA是引入了一個(gè)新的增強(qiáng)型的WEP協(xié)議（暫態(tài)密鑰完整性協(xié)議，Temporal Key Integrity Protocol，TKIP），同時(shí)引入了每包密鑰（Per?Packet Key）概念，因此每個(gè)數(shù)據(jù)包都被授予屬于它自己的密鑰；WPA2是基于WPA的一種新的加密方式，用一種稱為高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（Advanced E

19、ncryption Standard，AES）算法取代了WPA中算法，所以安全性更高。2.3.3 入侵檢測WMN采用無線開放鏈路，且節(jié)點(diǎn)沒有物理保護(hù)易被偷竊、捕獲，因此網(wǎng)絡(luò)很容易被入侵，同時(shí)還需防范內(nèi)部入侵。目前入侵檢測方法使用較多的有三種：（1） 獨(dú)立入侵檢測：每個(gè)節(jié)點(diǎn)自己運(yùn)行檢測程序，獨(dú)立對(duì)事件進(jìn)行反應(yīng)。（2） 分布合作式入侵檢測：部分節(jié)點(diǎn)運(yùn)行入侵檢測程序，通過互相協(xié)作實(shí)現(xiàn)入侵檢測，并對(duì)事件進(jìn)行反應(yīng)。（3） 層次式入侵檢測：由一個(gè)主控節(jié)點(diǎn)對(duì)子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，由主控節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)分析和反應(yīng)。3 基于衛(wèi)星及WMN的現(xiàn)場組網(wǎng)方法衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電波，在兩個(gè)或多個(gè)地球站之間進(jìn)

20、行通信，實(shí)際上是微波接力通信的一種特殊形式11。衛(wèi)星通信具有通信距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍廣且無縫隙覆蓋、通信容量大、抗毀能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)能力好、建立通信鏈路快、容易部署等優(yōu)勢(shì)，缺點(diǎn)是傳輸時(shí)延大，資源稀缺，存在盲區(qū)，容量有限，易受天氣等因素干擾，且使用成本很高。衛(wèi)星通信既可用于平常的地面固定線路傳輸備份線路，又能夠在緊急情況下快速建立廣域網(wǎng)通信鏈路，非常適合地震等突發(fā)事件緊急情況下對(duì)應(yīng)急通信廣度的需求。將衛(wèi)星通信與無線Mesh網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)有效結(jié)合，組建基于衛(wèi)星及無線Mesh網(wǎng)的地震應(yīng)急現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，既可利用衛(wèi)星通信的特點(diǎn)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的通信范圍，又可利用WMN結(jié)構(gòu)靈活、健壯性好、自愈能力強(qiáng)、部署快、易安裝、成本低等優(yōu)

21、點(diǎn)，提高地震現(xiàn)場應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)能力和擴(kuò)展性。3.1 組網(wǎng)步驟（1） 利用文獻(xiàn)1的研究成果組建基于基礎(chǔ)設(shè)施骨干網(wǎng)結(jié)構(gòu)的無線Mesh網(wǎng)，具體方法如下：首先，將一定數(shù)量Mesh路由器互聯(lián)組成骨干網(wǎng)；其次，各Mesh路由器在其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)連接無線路由器（WR）；再次，筆記本計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦、PDA等移動(dòng)終端與區(qū)域內(nèi)的WR互聯(lián)，最終Mesh路由器、無線路由器（WR）和各移動(dòng)終端組成多跳的Mesh網(wǎng)絡(luò)。（2） 無線Mesh網(wǎng)通過網(wǎng)關(guān)接入衛(wèi)星通信車的通信系統(tǒng)，具體連接方式為：無線Mesh骨干網(wǎng)與車載Mesh網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)，車載Mesh網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)再與衛(wèi)星通信車現(xiàn)有通信系統(tǒng)的交換機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)無線Me

22、sh網(wǎng)與應(yīng)急通信車的通信。（3） 利用衛(wèi)星通信車上的衛(wèi)星通信終端通過衛(wèi)星通信線路實(shí)現(xiàn)與后方地面固定通信基站的互聯(lián)，最終實(shí)現(xiàn)無線Mesh網(wǎng)與后方指揮中心通信系統(tǒng)的互聯(lián)互通。詳細(xì)網(wǎng)絡(luò)連接如圖1所示。3.2 主要設(shè)備及技術(shù)（1） 衛(wèi)星通信系統(tǒng)采用江蘇省地震局現(xiàn)有的Ku波段的亞洲四號(hào)同步衛(wèi)星通信系統(tǒng)，包括VSAT地面固定站、車載VSAT通信終端、衛(wèi)星通信機(jī)、上變頻信號(hào)放大器、下變頻信號(hào)放大器及衛(wèi)星天線系統(tǒng)等。（2） Mesh網(wǎng)關(guān)選用具有將網(wǎng)關(guān)和接入控制（Access Controller，AC）功能集一體的多業(yè)務(wù)無線控制器，實(shí)現(xiàn)將Mesh骨干網(wǎng)接入應(yīng)急通信車系統(tǒng)和對(duì)Mesh路由、無線路由器（WR）及終

23、端用戶的接入控制和管理。（3） 無線Mesh骨干網(wǎng)中的Mesh路由選用同時(shí)具備三個(gè)射頻（如一個(gè)射頻為2.4 GHz，一個(gè)射頻為5 GHz，另一個(gè)射頻可根據(jù)終端情況在2.4 GHz/5 GHz間可調(diào)）功能的無線AP，一個(gè)射頻負(fù)責(zé)與Mesh網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)，一個(gè)射頻負(fù)責(zé)接入Mesh骨干網(wǎng)，另一個(gè)可調(diào)射頻負(fù)責(zé)骨干網(wǎng)下層網(wǎng)絡(luò)接入。（4） 無線路由器（WR）與Mesh路由器互聯(lián)采用無線分布式系統(tǒng)（Wireless Distribution System，WDS）方式，從而利用WDS同時(shí)提供無線信號(hào)覆蓋和無線橋接兩種功能實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和網(wǎng)絡(luò)覆蓋的延伸。3.3 網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)使用該組網(wǎng)方案組建的網(wǎng)絡(luò)具有IP骨干網(wǎng)

24、、無線Mesh骨干網(wǎng)和無線Mesh客戶網(wǎng)三層分級(jí)結(jié)構(gòu)，具有如下特點(diǎn)： （1） 分級(jí)結(jié)構(gòu)和Mesh網(wǎng)絡(luò)的使用使得網(wǎng)絡(luò)易部署和擴(kuò)展，同時(shí)可減少參與網(wǎng)絡(luò)自組織和動(dòng)態(tài)路由的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，降低組網(wǎng)開銷。（2） 利用衛(wèi)星通信車已有的集群通信系統(tǒng)、WiMAX無線網(wǎng)絡(luò)、WiFi無線網(wǎng)橋等無線通信方式，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場其他通信系統(tǒng)的互聯(lián)和協(xié)同工作。（3） 利用衛(wèi)星通信車的車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)與后方應(yīng)急指揮中心衛(wèi)星通信，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場與后方的音視頻互聯(lián)互通，該車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有體積小、重量輕、可靠性高、操作簡便等特點(diǎn)。（4） 無線Mesh骨干網(wǎng)中的Mesh路由使用多射頻技術(shù)，有一個(gè)自動(dòng)可調(diào)射頻，使得Mesh骨干網(wǎng)下層的無線路由器（

25、WR）不需要在同一信道，能夠有效防止Mesh骨干網(wǎng)下層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的相互干擾。4 結(jié) 語通過對(duì)衛(wèi)星通信、無線Mesh網(wǎng)及其組網(wǎng)技術(shù)的研究，提出一種基于衛(wèi)星及無線Mesh網(wǎng)的現(xiàn)場組網(wǎng)方法，該方法具有組網(wǎng)快速、部署靈活、容易擴(kuò)展、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大、通信距離廣、網(wǎng)絡(luò)終端移動(dòng)性好、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，是一種搭建現(xiàn)場應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)行之有效的方法，但還有一些問題需要進(jìn)一步研究解決：（1） Mesh路由與WR互聯(lián)采用WDS方式，基本解決了信號(hào)覆蓋和傳輸，但WDS是單信道MAC協(xié)議，會(huì)限制網(wǎng)絡(luò)吞吐量，難以提供服務(wù)質(zhì)量保證，需要在今后加強(qiáng)研究，如采用多信道MAC協(xié)議。（2） 當(dāng)Mesh網(wǎng)規(guī)模變大時(shí)，相互間容易影響，降

26、低網(wǎng)絡(luò)傳輸性能，甚至擁塞，需要在今后對(duì)網(wǎng)絡(luò)劃分和路由協(xié)議選擇進(jìn)行研究分析和測試，如網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)，可將網(wǎng)絡(luò)分簇12，簇頭協(xié)調(diào)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)信道分配和代表簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)參與路由計(jì)算，簡化信道分配和路由算法，從而改善網(wǎng)絡(luò)傳輸性能并方便管理。（3） 雖然使用無線控制器作為網(wǎng)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)接入控制和管理，但無線Mesh網(wǎng)絡(luò)使用無線電波傳輸，容易遭受如路由攻擊、非授權(quán)訪問攻擊、竊聽等，因此，在實(shí)際中如何既能保證鏈路傳輸?shù)陌踩裕植挥绊懢W(wǎng)絡(luò)的傳輸性能及組網(wǎng)的靈活便捷，需要進(jìn)行研究。Reference1 付榮國，肖飛.基于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)急通信技術(shù)應(yīng)用J.防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2014，34（6）：778?783.2 章熙海，胡秀敏，付榮國，等.地震應(yīng)急通訊保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與思考J.防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2011，31（1）：111?114.3 哈斯高娃，蘭陵.無線局域網(wǎng)在地震應(yīng)急現(xiàn)場中的應(yīng)用J.地震地磁觀測與研究，2007，28（4）：80?84.4 LAN/MAN Standard