基于无线网络的应急通信论文范文

1实现模式

该组网方法支持基础设施网状网和终端用户网状网两种实现模式。（1）基础设施网状网模式。该模式在接入点与终端用户之间形成无线回路。移动终端通过WR的路由选择与AP形成无线链路，AP通过路由选择及管理控制等功能，为移动终端选择与目的节点通信的最佳路径，从而形成无线回路。同时，移动终端通过AP可与其他网络相连，从而实现整个无线网络连接。采用该结构可以降低系统成本，提高网络的覆盖率和可靠性。（2）终端用户网状网模式。终端用户自身配置无线收发装置，通过无线信道的连接形成一个点到点的网络，这是一种任意网状网的拓扑结构，节点可以任意移动，可能会导致网络拓扑结构也随之发生变化。在这种环境中，由于终端的无线通信覆盖范围有限，两个无法直接通信的用户终端可以借助其它终端的分组转发进行数据通信。在任意时刻，终端设备在不需要其他基础设施的条件下可独立运行，可支持移动终端较高速率的移动，快速形成宽带网络。终端用户模式实际上是一个Adhoc网络［15］，可以在没有或不便利用现有网络基础设施的情况下提供一种通信支撑。两种模式具有优势互补性，既可以在不具备基础设施网络的条件下与其他用户进行直接通信，也可以作为中间路由器将数据转发给其它节点，然后送往目的节点，又能在一个较为广阔的区域内快速实现多跳的无线通信，从而与其他网络相连，实现无线宽带接入。由于无线Mesh网络的拓扑结构处于不断变化之中，故而可借鉴摩托罗拉Mesh网络采用一种专有的距离矢量路由算法MSR（文献［4］），即提供多种已知路由，但不维持关于某个地区内的所有节点的信息。

2组网测试

为了验证该组网方法的可行性和有效性，组建一个小型无线局域网来进行数据传输测试。

2．1组网设备

（1）无线接入点（AP）：NETGEARWG602v4（1台）。（2）无线路由器（WR）：①TP－LINKTL－WR2041N（1台）；②TP－LINKTL－WR842N（1台）；③TP－LINKTL－MR13U（2台）。（3）无线终端：笔记本。

2．2网络组建

网络组建方法（图2）：首先，将无线子网1、无线子网2、无线子网3和有线网络利用组网技术分别与无线接入点（WG602v4）进行桥接；其次，在有线网络中，通过对无线路由器的配置使FTP服务器（IP地址：192．168．1．200）具有类似无线网卡的功能，从而易于接入无线网络中；然后，利用无线移动终端（智能手机、笔记本等）在无线子网1、无线子网2和无线子网3所覆盖的范围内任意接入，向有线网络中的FTP服务器上传数据，从而测试整个网络的传输速率。无线子网1中的WR具有3根高规格的MiMo架构的可同时进行数据收发的天线和高达450Mbps的无线传输速率；无线子网2中的WR具有2根高规格的MiMo架构的可同时进行数据收发的天线和高达300Mbps的无线传输速率；无线子网3中的WR具有内置天线和高达150Mbps的无线传输速率，且内置10400mAh电池，大流量传输下可连续使用24～26小时。

2．3设备配置

2．3．1AP配置该AP可设定多种工作模式：一般的无线接入点模式（AccessPoint）；点对点的桥接模式（Point－to－PointBridge），同时能提供无线覆盖；点对多点的桥接模式（Point－to－MultipointBridge），同时能提供无线覆盖；转发模式（Repeater）；无线客户端模式（Wirelessclient）。V4版本更是支持Macclone，其具体配置方法如下：①将计算机IP设为192．168．0．200、子网掩码设为255．255．255．0后与AP相连；②登录AP管理界面，在“Setup→WirelessSet－tings”中配置AP的无线参数：“Country／Region”设为“Asia”，“Channel／Frequency”选择信道6；③在“Setup→SecuritySettings”中配置AP的安全加密策略，即“SecurityType”选择“WPA－PSK／WPA2－PSK”，“EncryptionType”选择“TKIPandAES”，“UseWPAwithpre－sharedkeyPasswordPhrase”中输入长度介于8～63个字符的密码；④在“Ad－vanced→WirelessBridging”中配置AP点对多点无线桥接：点击“WirelessMulti－PointBridging”，在“RemoteMACAddress”中填写WR的MAC地址，点击“Add”，添加到“WirelessRemoteAccessPointList”中；⑤在“Setup→IPSettings”中配置AP的IP地址：“IPAddress→DHCPClient”设为“Dis－able”，“IPAddress→IPAddress”设为192．168．1．100，“IPAddress→IPSubnetMask”设为255．255．255．0，“IPAddress→DefaultGateway”设为192．168．1．1；⑥保存各配置后重新启动AP，完成配置。

2．3．2无线子网中WR配置在无线子网中，各WR的配置基本相同。具体配置方法如下：①将计算机IP设为192．168．1．101、子网掩码设为255．255．255．0后与WR相连；②登录WR管理界面，设置WR的LAN口地址：“网络参数→LAN口设置”，设置WR的IP，需要注意的是，防止2．3．1节中AP及各WR间IP地址冲突，保存后重启WR；③重新登陆WR，开启并设置WDS：“无线设置→基本设置”中勾选“开启WDS”，点击“扫描”搜索周围无线信号，选择2．3．1节中配置的AP的SSID号，点击“连接”，信道、模式及加密信息（密钥类型和密钥）设置成与AP相同；同时，为了实现终端用户在此网络中无线漫游，设置WR的SSID与2．3．1节中AP相同，然后“保存”；④关闭WR的DHCP服务器：在“DHCP服务器”中，选择“不启用”；⑤设置WR无线安全：在“无线网络安全设置”中设置WR的无线安全，选用和2．3．1节中AP一样的“WPA－PSK／WPA2－PSK”加密方法；⑥保存各配置后重新启动WR，完成配置。

2．3．3有线网络中WR配置通过对该子网中WR进行配置，使FTP服务器具有类似无线网卡的功能，从而易于接入无线网络中。配置方法如下：①将WR模式选择开关拨到AP模式；②将计算机IP设为192．168．1．101、子网掩码设为255．255．255．0后与WR相连；③登录WR管理界面，设置WR的LAN口地址：“网络参数→LAN口设置”，设置WR的IP，注意避免与前面配置的IP地址冲突，保存后重启WR；④配置WR工作模式：进入管理界面，选“设置向导”，点“下一步”，选择“客户端模式”；⑤设置SSID：在④中继续点“下一步”，在“设置向导→无线设置”的“无线网络名称”中，选择2．3．1节中配置的AP的SSID号；⑥设置无线安全：在“设置向导→无线设置”的“无线安全选项”中，将WR的加密方式和密钥设置成与2．3．1节中的AP一样；⑦保存各配置后重新启动WR；⑧WR重启完成后，用网线将FTP服务器与WR连接，将FTP服务器“本地连接”的IP地址设为192．168．1．200，子网掩码设为255．255．255．0。

2．4测试结果

在无线子网1、2、3覆盖范围内，先将笔记本通过无线网卡任意接入各无线子网，再通过AP接入整个无线网络中；然后在笔记本上登陆有线网络中的FTP服务器，并向其传输数据进行测试，结果如图3所示，具体为：（1）无线子网3内数据传输速率为176．6kB／s；（2）无线子网2内数据传输速率为318．4kB／s；（3）无线子网1内数据传输速率为441．8kB／s。根据测试结果，可以得出如下结论：（1）整个无线网络具有较好的传输速率（＞100kB／s）。（2）无线子网1路由器性能最好，传输速率也最高，无线子网3路由器性能最差，传输速率也最差，所以路由器性能越好，传输速率越高。（3）因为是在各无线子网覆盖范围内随意接入，所以整个网络延展性好，覆盖能力强。

3扩展应用

3．1组建广域网该无线Mesh网络既可以作为独立的局域网使用，实现局域网内高速通信，也可以通过通信卫星组成灾区广域网，实现整个灾区内通信，还可将灾区各无线Mesh网络组成的广域网通过卫星链路接入非灾区地面互联网，实现灾区与非灾区的通信。应急通信链路如图4所示。由图4可见，当处于一个无线Mesh网中的终端a要与处在另一个无线Mesh网中的终端b通信时，终端a首先向本地通信基站A发送通信请求，请求信息沿最佳路由经过各节点转发到达基站A；基站A收到通信请求后，通过下行链路（基站到控制中心为下行链路，反之为上行链路）向控制中心发送信息，提出通信申请；控制中心收到信息后，向基站A发送确认信息并通知基站B，控制中心收到基站B的确认信息后分配信道；通信信道建立后，终端a向基站A发送通信信息，基站A再将通信信息通过卫星链路传送给基站B，基站B将收到的信息经存储转发传给终端b。通信完成后，任何一个基站都可发起通信链路拆除信号，控制中心收到拆除信号后，进行通信完成确认，收到确认信息后，网控中心拆除基站A和B之间的通信链路，将信道收回。

3．2现场集群通信不通过卫星，利用集群技术，将各Mesh网连接，建立现场应急救援网络，协调各救援群体，网络拓扑如图5所示。由图5可见，现场应急移动指挥车可以作为中心利用无线Mesh技术把下面所属的设备互联；同时，还可利用集群技术，根据现场指挥车数量完成不同的组网方案：单车单中心、多车单中心和多车多中心。

4结语

通过对无线Mesh网络组网技术的研究，提出了一种基于无线Mesh网络技术的应急通信技术解决方案。通过选取设备利用该技术组网，数据传输测试表明，该组网方法可以为应急救援工作提供高质量的无线通信传输服务。该组网方法具有以下特点：（1）节点之间采用无线级联方式通信，每个节点都可与其他节点以点对多点的方式连接，且无线级联无跳数限制，从网络拓扑角度来说，可构建一个网状网结构的网络。（2）网内每个节点都有一条或多条无线上联链路，提供了高冗余性，不存在“单点故障”，即任何一点或几点设备出现问题，不会影响整网的正常工作。（3）根据Mesh网络拓扑结构的特性，对于固定骨干节点与移动接入点或固定接入点混合组网，甚至是全移动组网，该方法能够快速感知网络结构的变化，可以在快速移动时仍旧保持无线网络连接。（4）对于新加入的节点可以被自动发现，并可自主配置。

作者：付荣国肖飞单位：江苏省地震局