Ad-hoc技術在應急行動指揮車中的應用研究

肖偉 黃永弟

（中國人民解放軍73685 部隊江蘇南京210016）

1 引言

短短幾十年間，移動通信由第一代系統發展至第3代系統，正在準備進入第4代時代。在數據采集領域，無線傳感網絡正得到日益重視，它能廣泛應用于突發情況預報、應急行動指揮協調等重要領域。為實現無固定基站的移動通信，一種新穎的移動自組網，即Ad-hoc網絡應運而生，并飛速發展，它是一種不需要有線基礎設施支持的移動網絡，具有穩定、可靠、高帶寬特征和很強的機動、抗毀能力，十分適用于應急行動指揮。

2 應急指揮車通信現狀

當前通常使用的各種機動信息處理車，可進行作戰指揮、指揮作業、信息處理等多種功能，各車既可以單臺執行任務，又可以多臺組合使用；既可以利用光纖、有線線路、雙絞線、超短波電臺等多手段達成系統內部的連接，又可以利用微波接力、有線等提供的信道進入遠程網絡，達成遠程信息的交換。然而，在多臺車編組遂行作業時，對于機動過程中的數據通信卻沒有較好的辦法，僅能依靠超短波電臺提供的窄帶信道實施通信[1,2]。尤其是當面對承載業務高帶寬信道需求情況下，僅靠超短波電臺難以完成。實現高帶寬的數據通信，必須在開闊區域通過有線雙絞線的形式展開，其對各指揮車的相互距離、操作步驟等都有較高要求。

3 在應急行動指揮車中的應用

3.1 Ad-hoc技術簡介

Ad-hoc技術也稱移動自組網技術，是指一種特定的無線網絡結構，強調的是多跳（multi-hop）、自組織、無中心的概念。Ad-hoc技術起源于20世紀70年代的美國軍事領域，它是在美國國防部（DARPA）資助研究的“戰場環境中的無線分組數據網（PRNET）”項目中產生的一種新型的網絡構架技術[3]。Ad-hoc技術就是在吸取了戰場環境中的無線分組數據網、抗毀可適應性網絡（Survivable Adaptive Netw ork，SURAN）和全球移動信息系統（GlobalM obile Information Systems，GloMo）等項目的組網思想之后，產生的一種新型網絡構架技術[4]。

Ad-hoc網絡是一種特殊的無線移動網絡。網絡中所有節點的地位平等，無需任何預設的基礎設施和任何的中心控制節點。網絡中的節點不僅具有普通移動終端的功能，而且具有分組轉發能力。與固定網絡和普通移動網絡相比，Ad hoc網絡具有以下特點[5,6]：

①分布式控制：Ad hoc網絡中的移動節點兼備主機和路由功能，不存在一個網絡中心控制點，用戶節點之間的地位是平等的，節點可以隨時加入和離開網絡，網絡路由協議通常采用分布式控制方式，因而具有很強的健壯性和抗毀性；

②網絡自主性：Ad hoc網絡相對常規通信網絡而言，最大的區別就是網絡的部署或展開無需依賴于任何預設的基礎設施；節點通過分層協議和分布式算法協調各自的行為，它們可以快速、自動地組成一個獨立的網絡；

③動態拓撲：Ad hoc網絡是一個動態的網絡，Ad hoc網絡中的節點可以隨處移動，也可以隨時開機和關機，這些都會使網絡的拓撲結構隨時發生變化，此外，無線傳播條件的不確定性，也導致了網絡拓撲以不可預測的方式任意和快速地改變；

④帶寬限制和變化的鏈路容量：Ad hoc網絡采用無線傳輸技術作為底層通信手段，相對于有線信道，其容量較低；并且由于多路訪問、多徑衰落、噪聲和信號干擾等多種因素，使得移動節點的實際帶寬還要小于理論上的最大帶寬值；

⑤多跳路由：當節點要與其信號覆蓋范圍之外的節點進行通信時，需要中間節點進行分組的多跳轉發。與固定網絡的多跳不同，Ad hoc網絡中的多跳路由是由普通的網絡節點完成的，而不是由專用的路由設備（如路由器）完成的。

3.2 Ad hoc設備在應急行動指揮車中應用

GN 1600-28A是采用Ad hoc技術的寬帶移動自組網設備，可以工作在700M hz、2.4GHz、5GHz 3種工作模式下，隨著工作頻率的增加，其通信傳輸速率增大，傳輸的距離會變短。在應急行動指揮車組中部署時，將該設備以太口通過超五類或六類網線，接入應急行動指揮車中以太網交換機中，在數據鏈路層實現與以太網交換機的互通。各應急行動指揮車的以太網通過GN 1600-28A設備的無線信道，實現數據轉發。部署時，需要將GN 1600-28A設備的有線天線安裝在車壁或車頂上，在可視距、無遮擋的環境下實現無線高頻數據通信。在應急指揮車編隊行進過程中，將該GN 1600-28A設備安裝在各車中，進行測試。

試驗數據表明：在最高80 km/h的速度行駛過程中，通過IxChariot軟件UDP測試網絡傳輸速率，可得到1M bps～18 M bps的穩定通信速率；2節點之間的通信距離最遠可達3 km；各應急行動指揮車動態組網連接，在一車遇遮擋時，能夠快速切換連接到其他節點上去，實現上層應用系統業務連續不中斷。

3.3 設備應用效果分析

⑴連通各類型機動車輛

目前使用的各型號應急通信車，功能針對性較強、用途相對單一，在設計時大多沒有考慮與計算機網絡的擴展接口，很難做到無縫對接。加裝移動自組網設備后，可以有效地將各類型車輛互聯互通，利用通信車輛提供的信道，承載計算機網絡及各種應用系統，實現信息溝通。

⑵提供高帶寬網絡傳輸

移動自組網設備工作在高頻波段，依靠其先進的協議特點，能夠支持幾十兆的數據傳輸速度，相對于衛星通信、短波通信等來說，無疑在速度方面有了質的飛躍，可以滿足同時運行多種業務的高寬帶應用需求。

⑶組網簡單快速

與W iM ax、W iFi等通信網絡而言，Ad hoc網絡最大的特點就是網絡的部署或展開無需依賴于任何預設的基礎設施。節點通過分層協議和分布式算法協調各自的行為，它們可以快速、自動地組成一個獨立的網絡，網絡節點可以隨處移動，隨時開機和關機，也可以隨機地以任意速度向任何方向移動。Ad hoc網絡沒有嚴格的控制中心，所有節點的地位平等，即是一個對等式網絡，節點可以隨時加入和離開網絡。

⑷網絡有較強的健壯性

Ad hoc網絡是一個動態的網絡，Ad hoc網絡中的移動節點兼備主機和路由功能，不存在一個網絡中心控制點，用戶節點之間的地位是平等的，節點可以隨時加入和離開網絡。網絡路由協議通常采用分布式控制方式，因而具有很強的健壯性和抗毀性，任何節點發生故障都不會影響整個網絡的運行。任何節點的故障不會影響整個網絡的運行，因此具有極強的抗毀性。

4 Ad hoc設備部署時的問題

應急行動指揮車與各種通信車在通信組網過程中，由于上述問題，致使各種車輛較難實現網絡互聯。各車側重于實現自身應提供的功能，對于網絡設備的規劃與配置不夠規范，在與同種車型的通信時往往比較順利，而與其他車型通信時，即使能夠提供數據鏈路層的通信信道，也會因為網絡規劃配置的不一致而難以溝通。主要體現在3個方面。

①網絡設備型號不一致，每種車輛裝配的設備僅滿足自身衛星通信、視頻會議等功能，當這些不同型號的設備實現網絡互聯時就可能存在一些不可靠等問題；②網絡協議配置各不相同，有的車輛配置的是靜態路由，而有的車輛配置的是動態路由，有的是OSPF協議，有的是R IP協議，這就為網絡互聯增加了許多困難；③網絡地址空間沒有規劃，設備的地址配置比較隨意，配置的網絡地址沒有規劃，有的使用的還是私有網絡地址，沒有一個全局的統一地址規劃。要將這些不同通信車輛實現網絡的互聯互通，甚至與特定網絡連通，就必須要對設備進行一些必要的改造，這就有可能對原先車型的功能產生一定的影響。

Ad-hoc設備通信時的加密問題，也將是影響設備使用的一個重要因素。由于該設備屬于無線設備，在空間中會發射電磁波，設備自身提供的軟件加密方法難以真正保證數據的安全保密。因此，就必須配置基于數據鏈路層的加密設備，才能真正發揮該設備的功能。

5 結束語

文章就Ad-hoc技術在應急通信指揮方面開展了一些探索研究，分析了該技術一些獨特的優勢。充分利用該技術特點，妥善處理技術應用過程中的一些不足，必然會給應急通信指揮帶來新的飛躍。

[1]柳虔林，趙東風.應急機動通信系統構建的探討[J]《.通信管理與技術》，2008(5)：16- 18.

[2]曹鋒杰.應急指揮通信系統建設及任務探討[J]《.中國應急救援》，2010(5)22- 25.

[3]陳 川.淺談人防機動指揮通信系統[J]《.中國新通信》，2012(15):96.

[4]凌海軍，余晶晶.機動指揮通信車設備集中控制系統設計[J].《指揮信息系統與技術》，2011(2)：32- 34.

[5]胡宇峰.無線寬帶自組織網絡在應急通信中的應用[J]《.電信快報》，2012(10)：53- 55.

[6]王海濤.應急通信發展現狀和技術手段分析[J]《.電力系統通信》，2011(2)：19- 20.