车载自组网在人防应急移动指挥中的应用

郑青

【摘要】 本文介绍了目前车载移动自组网的基本组成方式及基本路由机制，并针对城市多障碍和空旷少障碍环境进行了性能对比。最后针对目前人防应急移动指挥中的组网方式，分析了车载自组网在其中的应用可行性。

【关键词】 车载自组网 路由机制 人防应急移动指挥

一、车载移动自组网简介

车载移动自组网是专门为移动车辆间通信而设计的自组织网络，它创造性地将adhoc自组网技术应用于车辆间通信。adhoc自组网是一种无线分布式结构，强调的是多跳、自组织、无中心、动态拓扑的概念。车载自组网的基本思想是在一定通信范围内的车辆可以相互交换各自的数据，并自动的连接建立起一个移动的网络，网络中所有结点的地位平等，无需设置任何的中心控制结点。网络中的结点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。每个节点的单跳通信范围有几百米到一千米，每一个节点（车辆）不仅是一个收发器，同时还是一个路由器，因此采用多跳的方式把数据转发给更远的车辆。

二、基本路由机制

通过对已有车载移动自组网路由协议的分析，可以发现表驱动、按需驱动及洪泛算法几乎是所有路由协议的基础，不同的协议在不同程度上采用了以上一种或几种算法。

表驱动路由协议的特点是网络中每个节点都维护一张路由表，记录本节点到网络中所有节点的最新路由信息；周期性广播路由更新分组，维持路由的有效性。按需驱动路由的特点是：只有节点有发送需求时才启动路由发现，只在通信过程中才维护路由，一旦通信结束就不再维护路由。

DSDV（Destination Sequenced Distance Vector Routing）是表驱动路由的典型代表协议，特点是采用目的节点序列号机制，始终选择最新路由，并避免路由环路。

DSR（Dynamic Source Routing） 协议是按需驱动路由的典型代表协议，特点是通过源节点广播路由请求分组RREQ和目的节点反向回复路由应答分组RREP完成新路由的发现过程，采用源路由机制所有路由信息都记录在RREQ和RREP中，避免了环路的产生。

AODV（Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing） 协议是结和表驱动和按需驱动的混合路由的典型代表协议，也是目前唯一被IETF作为MANET实验标准 （RFC3561） 的协议。AODV结合了DSR和DSDV的优点：路由建立过程采用了DSR协议中的RREQ-RREP方式，不同的是，采用了DSDV协议的逐跳机制，路由维护阶段采用了DSR的按需维护机制。

MFLOOD无线路由通讯协议是一种典型的泛洪路由协议。当节点需要发送数据包时，节点就向整个网络广播该数据包。分析洪泛路由的意义在于分析泛洪分组的效果和对网络性能的影响。

三、仿真性能比較

以下是对城市和郊区两种通信环境作简要的描述：

（l）城市环境：以北京的城市情况为例。密集繁多的城市建筑和绿化带使无线信号衰减明显，道路规划有明显的规率，且道路较为密集，同时车辆密度较大。正常情况下，受各路段限速规定和车辆密集度影响，车速大多在40km/ h-60km/h之间。

（2）郊区环境：以北京郊区的交通情况为例。郊区环境的路面比较宽敞，通常有多条行车道，行车环境比较优越，建筑和绿化带的影响也相对较小，车速大多在80km/ h-100km/h之间。

通过阅读大量仿真实验文献，可以发现：

在城市环境中，MFLOOD由于采用的是洪泛机制，所有节点都转发数据包，丢包率最低，在5%左右；AODV协议的表现要优于DS DV和DSR协议，丢包率多在20%；DSDV和DSR的丢包率太高，网络几乎不可用。

在郊区环境中，AODV和DSR的丢包率多在10%～30%；DSDV多在10%左右；当业务量和移动速度低时，DSDV几乎可以成功传输所有的数据包；洪泛协议在比较剧烈的网络场景中显示了较好的性能，但丢包极其严重。因此需要根据车辆密度、车速、车辆行驶路线分布、障碍物情况等选择不同的路由机制。

四、在人防应急移动指挥中的应用展望

目前在人防应急移动指挥中使用的联网信号传输方式主要有卫星、微波、3G及有线组网方式。

卫星组网需要所有接入网络的应急指挥车辆都配备静中通或动中通及卫星接收发射设备，在各种方式中资金投入最大，对车辆的负重及空间要求最高，且静中通设备只能在移动指挥车停车固定不动时才可联网，动中通设备目前价格昂贵，不适合每辆车都配备，同时卫星的使用也需要提前申请。

微波组网方式需要提前根据地势建立微波转发站，且信号受大气层及障碍物影响较大，如遇阴天或多云气象，甚至无法正常通信。

3G方式需要使用通信商已建好的信号基站，但在基站少的偏远地区或基站受损后的受灾地区显然不适合使用。有线连网方式则受携带传输线长度限制，不可能太长，大多在小范围内使用，且必须在组网移动指挥车停车时使用。

人防应急移动指挥车队正是要完成这样的任务，情况紧急时甚至需要在去灾区的路上就开始进行应急指挥。而车载移动自组网技术只需每辆移动指挥车上装备Adhoc信号接收发射器即可在行驶中或停车时随时组网，无需事前建立信号基站，也不受气象条件影响。由此可见，车载移动自组网技术在人防应急移动指挥中会具有良好的应用前景。