Ad-hoc技术在应急行动指挥车中的应用研究

肖伟 黄永弟

（中国人民解放军73685 部队江苏南京210016）

1 引言

短短几十年间，移动通信由第一代系统发展至第3代系统，正在准备进入第4代时代。在数据采集领域，无线传感网络正得到日益重视，它能广泛应用于突发情况预报、应急行动指挥协调等重要领域。为实现无固定基站的移动通信，一种新颖的移动自组网，即Ad-hoc网络应运而生，并飞速发展，它是一种不需要有线基础设施支持的移动网络，具有稳定、可靠、高带宽特征和很强的机动、抗毁能力，十分适用于应急行动指挥。

2 应急指挥车通信现状

当前通常使用的各种机动信息处理车，可进行作战指挥、指挥作业、信息处理等多种功能，各车既可以单台执行任务，又可以多台组合使用；既可以利用光纤、有线线路、双绞线、超短波电台等多手段达成系统内部的连接，又可以利用微波接力、有线等提供的信道进入远程网络，达成远程信息的交换。然而，在多台车编组遂行作业时，对于机动过程中的数据通信却没有较好的办法，仅能依靠超短波电台提供的窄带信道实施通信[1,2]。尤其是当面对承载业务高带宽信道需求情况下，仅靠超短波电台难以完成。实现高带宽的数据通信，必须在开阔区域通过有线双绞线的形式展开，其对各指挥车的相互距离、操作步骤等都有较高要求。

3 在应急行动指挥车中的应用

3.1 Ad-hoc技术简介

Ad-hoc技术也称移动自组网技术，是指一种特定的无线网络结构，强调的是多跳（multi-hop）、自组织、无中心的概念。Ad-hoc技术起源于20世纪70年代的美国军事领域，它是在美国国防部（DARPA）资助研究的“战场环境中的无线分组数据网（PRNET）”项目中产生的一种新型的网络构架技术[3]。Ad-hoc技术就是在吸取了战场环境中的无线分组数据网、抗毁可适应性网络（Survivable Adaptive Netw ork，SURAN）和全球移动信息系统（GlobalM obile Information Systems，GloMo）等项目的组网思想之后，产生的一种新型网络构架技术[4]。

Ad-hoc网络是一种特殊的无线移动网络。网络中所有节点的地位平等，无需任何预设的基础设施和任何的中心控制节点。网络中的节点不仅具有普通移动终端的功能，而且具有分组转发能力。与固定网络和普通移动网络相比，Ad hoc网络具有以下特点[5,6]：

①分布式控制：Ad hoc网络中的移动节点兼备主机和路由功能，不存在一个网络中心控制点，用户节点之间的地位是平等的，节点可以随时加入和离开网络，网络路由协议通常采用分布式控制方式，因而具有很强的健壮性和抗毁性；

②网络自主性：Ad hoc网络相对常规通信网络而言，最大的区别就是网络的部署或展开无需依赖于任何预设的基础设施；节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为，它们可以快速、自动地组成一个独立的网络；

③动态拓扑：Ad hoc网络是一个动态的网络，Ad hoc网络中的节点可以随处移动，也可以随时开机和关机，这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化，此外，无线传播条件的不确定性，也导致了网络拓扑以不可预测的方式任意和快速地改变；

④带宽限制和变化的链路容量：Ad hoc网络采用无线传输技术作为底层通信手段，相对于有线信道，其容量较低；并且由于多路访问、多径衰落、噪声和信号干扰等多种因素，使得移动节点的实际带宽还要小于理论上的最大带宽值；

⑤多跳路由：当节点要与其信号覆盖范围之外的节点进行通信时，需要中间节点进行分组的多跳转发。与固定网络的多跳不同，Ad hoc网络中的多跳路由是由普通的网络节点完成的，而不是由专用的路由设备（如路由器）完成的。

3.2 Ad hoc设备在应急行动指挥车中应用

GN 1600-28A是采用Ad hoc技术的宽带移动自组网设备，可以工作在700M hz、2.4GHz、5GHz 3种工作模式下，随着工作频率的增加，其通信传输速率增大，传输的距离会变短。在应急行动指挥车组中部署时，将该设备以太口通过超五类或六类网线，接入应急行动指挥车中以太网交换机中，在数据链路层实现与以太网交换机的互通。各应急行动指挥车的以太网通过GN 1600-28A设备的无线信道，实现数据转发。部署时，需要将GN 1600-28A设备的有线天线安装在车壁或车顶上，在可视距、无遮挡的环境下实现无线高频数据通信。在应急指挥车编队行进过程中，将该GN 1600-28A设备安装在各车中，进行测试。

试验数据表明：在最高80 km/h的速度行驶过程中，通过IxChariot软件UDP测试网络传输速率，可得到1M bps～18 M bps的稳定通信速率；2节点之间的通信距离最远可达3 km；各应急行动指挥车动态组网连接，在一车遇遮挡时，能够快速切换连接到其他节点上去，实现上层应用系统业务连续不中断。

3.3 设备应用效果分析

⑴连通各类型机动车辆

目前使用的各型号应急通信车，功能针对性较强、用途相对单一，在设计时大多没有考虑与计算机网络的扩展接口，很难做到无缝对接。加装移动自组网设备后，可以有效地将各类型车辆互联互通，利用通信车辆提供的信道，承载计算机网络及各种应用系统，实现信息沟通。

⑵提供高带宽网络传输

移动自组网设备工作在高频波段，依靠其先进的协议特点，能够支持几十兆的数据传输速度，相对于卫星通信、短波通信等来说，无疑在速度方面有了质的飞跃，可以满足同时运行多种业务的高宽带应用需求。

⑶组网简单快速

与W iM ax、W iFi等通信网络而言，Ad hoc网络最大的特点就是网络的部署或展开无需依赖于任何预设的基础设施。节点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为，它们可以快速、自动地组成一个独立的网络，网络节点可以随处移动，随时开机和关机，也可以随机地以任意速度向任何方向移动。Ad hoc网络没有严格的控制中心，所有节点的地位平等，即是一个对等式网络，节点可以随时加入和离开网络。

⑷网络有较强的健壮性

Ad hoc网络是一个动态的网络，Ad hoc网络中的移动节点兼备主机和路由功能，不存在一个网络中心控制点，用户节点之间的地位是平等的，节点可以随时加入和离开网络。网络路由协议通常采用分布式控制方式，因而具有很强的健壮性和抗毁性，任何节点发生故障都不会影响整个网络的运行。任何节点的故障不会影响整个网络的运行，因此具有极强的抗毁性。

4 Ad hoc设备部署时的问题

应急行动指挥车与各种通信车在通信组网过程中，由于上述问题，致使各种车辆较难实现网络互联。各车侧重于实现自身应提供的功能，对于网络设备的规划与配置不够规范，在与同种车型的通信时往往比较顺利，而与其他车型通信时，即使能够提供数据链路层的通信信道，也会因为网络规划配置的不一致而难以沟通。主要体现在3个方面。

①网络设备型号不一致，每种车辆装配的设备仅满足自身卫星通信、视频会议等功能，当这些不同型号的设备实现网络互联时就可能存在一些不可靠等问题；②网络协议配置各不相同，有的车辆配置的是静态路由，而有的车辆配置的是动态路由，有的是OSPF协议，有的是R IP协议，这就为网络互联增加了许多困难；③网络地址空间没有规划，设备的地址配置比较随意，配置的网络地址没有规划，有的使用的还是私有网络地址，没有一个全局的统一地址规划。要将这些不同通信车辆实现网络的互联互通，甚至与特定网络连通，就必须要对设备进行一些必要的改造，这就有可能对原先车型的功能产生一定的影响。

Ad-hoc设备通信时的加密问题，也将是影响设备使用的一个重要因素。由于该设备属于无线设备，在空间中会发射电磁波，设备自身提供的软件加密方法难以真正保证数据的安全保密。因此，就必须配置基于数据链路层的加密设备，才能真正发挥该设备的功能。

5 结束语

文章就Ad-hoc技术在应急通信指挥方面开展了一些探索研究，分析了该技术一些独特的优势。充分利用该技术特点，妥善处理技术应用过程中的一些不足，必然会给应急通信指挥带来新的飞跃。

[1]柳虔林，赵东风.应急机动通信系统构建的探讨[J]《.通信管理与技术》，2008(5)：16- 18.

[2]曹锋杰.应急指挥通信系统建设及任务探讨[J]《.中国应急救援》，2010(5)22- 25.

[3]陈 川.浅谈人防机动指挥通信系统[J]《.中国新通信》，2012(15):96.

[4]凌海军，余晶晶.机动指挥通信车设备集中控制系统设计[J].《指挥信息系统与技术》，2011(2)：32- 34.

[5]胡宇峰.无线宽带自组织网络在应急通信中的应用[J]《.电信快报》，2012(10)：53- 55.

[6]王海涛.应急通信发展现状和技术手段分析[J]《.电力系统通信》，2011(2)：19- 20.