基于無線網(wǎng)絡的應急通信論文范文

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1實現(xiàn)模式

該組網(wǎng)方法支持基礎設施網(wǎng)狀網(wǎng)和終端用戶網(wǎng)狀網(wǎng)兩種實現(xiàn)模式。（1）基礎設施網(wǎng)狀網(wǎng)模式。該模式在接入點與終端用戶之間形成無線回路。移動終端通過WR的路由選擇與AP形成無線鏈路，AP通過路由選擇及管理控制等功能，為移動終端選擇與目的節(jié)點通信的最佳路徑，從而形成無線回路。同時，移動終端通過AP可與其他網(wǎng)絡相連，從而實現(xiàn)整個無線網(wǎng)絡連接。采用該結構可以降低系統(tǒng)成本，提高網(wǎng)絡的覆蓋率和可靠性。（2）終端用戶網(wǎng)狀網(wǎng)模式。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點到點的網(wǎng)絡，這是一種任意網(wǎng)狀網(wǎng)的拓撲結構，節(jié)點可以任意移動，可能會導致網(wǎng)絡拓撲結構也隨之發(fā)生變化。在這種環(huán)境中，由于終端的無線通信覆蓋范圍有限，兩個無法直接通信的用戶終端可以借助其它終端的分組轉發(fā)進行數(shù)據(jù)通信。在任意時刻，終端設備在不需要其他基礎設施的條件下可獨立運行，可支持移動終端較高速率的移動，快速形成寬帶網(wǎng)絡。終端用戶模式實際上是一個Adhoc網(wǎng)絡［15］，可以在沒有或不便利用現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎設施的情況下提供一種通信支撐。兩種模式具有優(yōu)勢互補性，既可以在不具備基礎設施網(wǎng)絡的條件下與其他用戶進行直接通信，也可以作為中間路由器將數(shù)據(jù)轉發(fā)給其它節(jié)點，然后送往目的節(jié)點，又能在一個較為廣闊的區(qū)域內(nèi)快速實現(xiàn)多跳的無線通信，從而與其他網(wǎng)絡相連，實現(xiàn)無線寬帶接入。由于無線Mesh網(wǎng)絡的拓撲結構處于不斷變化之中，故而可借鑒摩托羅拉Mesh網(wǎng)絡采用一種專有的距離矢量路由算法MSR（文獻［4］），即提供多種已知路由，但不維持關于某個地區(qū)內(nèi)的所有節(jié)點的信息。

2組網(wǎng)測試

為了驗證該組網(wǎng)方法的可行性和有效性，組建一個小型無線局域網(wǎng)來進行數(shù)據(jù)傳輸測試。

2．1組網(wǎng)設備

（1）無線接入點（AP）：NETGEARWG602v4（1臺）。（2）無線路由器（WR）：①TP－LINKTL－WR2041N（1臺）；②TP－LINKTL－WR842N（1臺）；③TP－LINKTL－MR13U（2臺）。（3）無線終端：筆記本。

2．2網(wǎng)絡組建

網(wǎng)絡組建方法（圖2）：首先，將無線子網(wǎng)1、無線子網(wǎng)2、無線子網(wǎng)3和有線網(wǎng)絡利用組網(wǎng)技術分別與無線接入點（WG602v4）進行橋接；其次，在有線網(wǎng)絡中，通過對無線路由器的配置使FTP服務器（IP地址：192．168．1．200）具有類似無線網(wǎng)卡的功能，從而易于接入無線網(wǎng)絡中；然后，利用無線移動終端（智能手機、筆記本等）在無線子網(wǎng)1、無線子網(wǎng)2和無線子網(wǎng)3所覆蓋的范圍內(nèi)任意接入，向有線網(wǎng)絡中的FTP服務器上傳數(shù)據(jù)，從而測試整個網(wǎng)絡的傳輸速率。無線子網(wǎng)1中的WR具有3根高規(guī)格的MiMo架構的可同時進行數(shù)據(jù)收發(fā)的天線和高達450Mbps的無線傳輸速率；無線子網(wǎng)2中的WR具有2根高規(guī)格的MiMo架構的可同時進行數(shù)據(jù)收發(fā)的天線和高達300Mbps的無線傳輸速率；無線子網(wǎng)3中的WR具有內(nèi)置天線和高達150Mbps的無線傳輸速率，且內(nèi)置10400mAh電池，大流量傳輸下可連續(xù)使用24～26小時。

2．3設備配置

2．3．1AP配置該AP可設定多種工作模式：一般的無線接入點模式（AccessPoint）；點對點的橋接模式（Point－to－PointBridge），同時能提供無線覆蓋；點對多點的橋接模式（Point－to－MultipointBridge），同時能提供無線覆蓋；轉發(fā)模式（Repeater）；無線客戶端模式（Wirelessclient）。V4版本更是支持Macclone，其具體配置方法如下：①將計算機IP設為192．168．0．200、子網(wǎng)掩碼設為255．255．255．0后與AP相連；②登錄AP管理界面，在“Setup→WirelessSet－tings”中配置AP的無線參數(shù)：“Country／Region”設為“Asia”，“Channel／Frequency”選擇信道6；③在“Setup→SecuritySettings”中配置AP的安全加密策略，即“SecurityType”選擇“WPA－PSK／WPA2－PSK”，“EncryptionType”選擇“TKIPandAES”，“UseWPAwithpre－sharedkeyPasswordPhrase”中輸入長度介于8～63個字符的密碼；④在“Ad－vanced→WirelessBridging”中配置AP點對多點無線橋接：點擊“WirelessMulti－PointBridging”，在“RemoteMACAddress”中填寫WR的MAC地址，點擊“Add”，添加到“WirelessRemoteAccessPointList”中；⑤在“Setup→IPSettings”中配置AP的IP地址：“IPAddress→DHCPClient”設為“Dis－able”，“IPAddress→IPAddress”設為192．168．1．100，“IPAddress→IPSubnetMask”設為255．255．255．0，“IPAddress→DefaultGateway”設為192．168．1．1；⑥保存各配置后重新啟動AP，完成配置。

2．3．2無線子網(wǎng)中WR配置在無線子網(wǎng)中，各WR的配置基本相同。具體配置方法如下：①將計算機IP設為192．168．1．101、子網(wǎng)掩碼設為255．255．255．0后與WR相連；②登錄WR管理界面，設置WR的LAN口地址：“網(wǎng)絡參數(shù)→LAN口設置”，設置WR的IP，需要注意的是，防止2．3．1節(jié)中AP及各WR間IP地址沖突，保存后重啟WR；③重新登陸WR，開啟并設置WDS：“無線設置→基本設置”中勾選“開啟WDS”，點擊“掃描”搜索周圍無線信號，選擇2．3．1節(jié)中配置的AP的SSID號，點擊“連接”，信道、模式及加密信息（密鑰類型和密鑰）設置成與AP相同；同時，為了實現(xiàn)終端用戶在此網(wǎng)絡中無線漫游，設置WR的SSID與2．3．1節(jié)中AP相同，然后“保存”；④關閉WR的DHCP服務器：在“DHCP服務器”中，選擇“不啟用”；⑤設置WR無線安全：在“無線網(wǎng)絡安全設置”中設置WR的無線安全，選用和2．3．1節(jié)中AP一樣的“WPA－PSK／WPA2－PSK”加密方法；⑥保存各配置后重新啟動WR，完成配置。

2．3．3有線網(wǎng)絡中WR配置通過對該子網(wǎng)中WR進行配置，使FTP服務器具有類似無線網(wǎng)卡的功能，從而易于接入無線網(wǎng)絡中。配置方法如下：①將WR模式選擇開關撥到AP模式；②將計算機IP設為192．168．1．101、子網(wǎng)掩碼設為255．255．255．0后與WR相連；③登錄WR管理界面，設置WR的LAN口地址：“網(wǎng)絡參數(shù)→LAN口設置”，設置WR的IP，注意避免與前面配置的IP地址沖突，保存后重啟WR；④配置WR工作模式：進入管理界面，選“設置向?qū)А保c“下一步”，選擇“客戶端模式”；⑤設置SSID：在④中繼續(xù)點“下一步”，在“設置向?qū)А鸁o線設置”的“無線網(wǎng)絡名稱”中，選擇2．3．1節(jié)中配置的AP的SSID號；⑥設置無線安全：在“設置向?qū)А鸁o線設置”的“無線安全選項”中，將WR的加密方式和密鑰設置成與2．3．1節(jié)中的AP一樣；⑦保存各配置后重新啟動WR；⑧WR重啟完成后，用網(wǎng)線將FTP服務器與WR連接，將FTP服務器“本地連接”的IP地址設為192．168．1．200，子網(wǎng)掩碼設為255．255．255．0。

2．4測試結果

在無線子網(wǎng)1、2、3覆蓋范圍內(nèi)，先將筆記本通過無線網(wǎng)卡任意接入各無線子網(wǎng)，再通過AP接入整個無線網(wǎng)絡中；然后在筆記本上登陸有線網(wǎng)絡中的FTP服務器，并向其傳輸數(shù)據(jù)進行測試，結果如圖3所示，具體為：（1）無線子網(wǎng)3內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速率為176．6kB／s；（2）無線子網(wǎng)2內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速率為318．4kB／s；（3）無線子網(wǎng)1內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速率為441．8kB／s。根據(jù)測試結果，可以得出如下結論：（1）整個無線網(wǎng)絡具有較好的傳輸速率（＞100kB／s）。（2）無線子網(wǎng)1路由器性能最好，傳輸速率也最高，無線子網(wǎng)3路由器性能最差，傳輸速率也最差，所以路由器性能越好，傳輸速率越高。（3）因為是在各無線子網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)隨意接入，所以整個網(wǎng)絡延展性好，覆蓋能力強。

3擴展應用

3．1組建廣域網(wǎng)該無線Mesh網(wǎng)絡既可以作為獨立的局域網(wǎng)使用，實現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)高速通信，也可以通過通信衛(wèi)星組成災區(qū)廣域網(wǎng)，實現(xiàn)整個災區(qū)內(nèi)通信，還可將災區(qū)各無線Mesh網(wǎng)絡組成的廣域網(wǎng)通過衛(wèi)星鏈路接入非災區(qū)地面互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)災區(qū)與非災區(qū)的通信。應急通信鏈路如圖4所示。由圖4可見，當處于一個無線Mesh網(wǎng)中的終端a要與處在另一個無線Mesh網(wǎng)中的終端b通信時，終端a首先向本地通信基站A發(fā)送通信請求，請求信息沿最佳路由經(jīng)過各節(jié)點轉發(fā)到達基站A；基站A收到通信請求后，通過下行鏈路（基站到控制中心為下行鏈路，反之為上行鏈路）向控制中心發(fā)送信息，提出通信申請；控制中心收到信息后，向基站A發(fā)送確認信息并通知基站B，控制中心收到基站B的確認信息后分配信道；通信信道建立后，終端a向基站A發(fā)送通信信息，基站A再將通信信息通過衛(wèi)星鏈路傳送給基站B，基站B將收到的信息經(jīng)存儲轉發(fā)傳給終端b。通信完成后，任何一個基站都可發(fā)起通信鏈路拆除信號，控制中心收到拆除信號后，進行通信完成確認，收到確認信息后，網(wǎng)控中心拆除基站A和B之間的通信鏈路，將信道收回。

3．2現(xiàn)場集群通信不通過衛(wèi)星，利用集群技術，將各Mesh網(wǎng)連接，建立現(xiàn)場應急救援網(wǎng)絡，協(xié)調(diào)各救援群體，網(wǎng)絡拓撲如圖5所示。由圖5可見，現(xiàn)場應急移動指揮車可以作為中心利用無線Mesh技術把下面所屬的設備互聯(lián)；同時，還可利用集群技術，根據(jù)現(xiàn)場指揮車數(shù)量完成不同的組網(wǎng)方案：單車單中心、多車單中心和多車多中心。

4結語

通過對無線Mesh網(wǎng)絡組網(wǎng)技術的研究，提出了一種基于無線Mesh網(wǎng)絡技術的應急通信技術解決方案。通過選取設備利用該技術組網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸測試表明，該組網(wǎng)方法可以為應急救援工作提供高質(zhì)量的無線通信傳輸服務。該組網(wǎng)方法具有以下特點：（1）節(jié)點之間采用無線級聯(lián)方式通信，每個節(jié)點都可與其他節(jié)點以點對多點的方式連接，且無線級聯(lián)無跳數(shù)限制，從網(wǎng)絡拓撲角度來說，可構建一個網(wǎng)狀網(wǎng)結構的網(wǎng)絡。（2）網(wǎng)內(nèi)每個節(jié)點都有一條或多條無線上聯(lián)鏈路，提供了高冗余性，不存在“單點故障”，即任何一點或幾點設備出現(xiàn)問題，不會影響整網(wǎng)的正常工作。（3）根據(jù)Mesh網(wǎng)絡拓撲結構的特性，對于固定骨干節(jié)點與移動接入點或固定接入點混合組網(wǎng)，甚至是全移動組網(wǎng)，該方法能夠快速感知網(wǎng)絡結構的變化，可以在快速移動時仍舊保持無線網(wǎng)絡連接。（4）對于新加入的節(jié)點可以被自動發(fā)現(xiàn)，并可自主配置。

作者：付榮國肖飛單位：江蘇省地震局