芻議自組網絡中水文監測的應用

摘要：近年來，隨著我國自組網絡的發展與應用，已經在水利信息資源的開發與利用領域發揮作用，實現了水利信息的優化采集處理及存儲等功能，提高雨情，旱情、水情等信息通報的精確性，為防汛抗旱決策提供了科學依據，可有效增強防洪抗災效果。該文結合當前自組網絡的實際情況，對自組網絡中水文監測的應用進行分析與探討。

關鍵詞：自組網絡 水文監測 系統 應用

中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（a）-0026-01

隨著自組織網絡的應用，不需要依賴于任何的固定設施；可以快捷、簡便地實現組網功能，形成一個臨時性的自治系統，尤其在一些預設網絡設施存在困難的地區，可有效發揮水文監測點的作用。在自組織網絡中，由于無線信道具有時變性特征，再加上網絡拓撲的頻繁變化，可能造成鏈路斷續現象，造成數據包的丟失。因此，對于高層應用協議來說，必須實現底層傳輸協議的快速訪問，以更好地滿足狀態信息。在各個協議之間，應結合需要交換的信息進行決策，通過在自組織網絡中構建網絡會話、實時語音、視頻信息的交互與傳輸等，增強分組接收的成功率。將自組織網絡與水利系統網絡相結合，改進傳統的水文監測網絡，實現異構網絡之間的無縫銜接，在VOIP網絡中形成擴展。

1 會話初始協議在水文監測自組網絡中的應用

會話初始協議主要在互聯網中實現多媒體的會話需求，通過對該協議的擴展，可應用于基層的水文監測服務中，更好地發揮自組網絡作用。在網絡中，針對所有的會話初始化協議客戶端，設置映射表，所有水文監測節點都在該表中體現出來，并對監測節點進行維護。一般情況下，可認為P2P網絡是互聯網中的疊加網絡形式，在服務過程中不需要額外的路由基礎設施，關于P2P網絡的服務發現方法，可概括為以下幾方面。

（1）中心化方法

該方法主要應用于Napster系統、Skype系統中，這些系統往往不能擴展，而且容易出現單點失敗現象。

（2）洪泛的方法

該方法主要應用于Cmutella系統中，以洪泛的方式對網絡中鄰居進行傳播，確保信息能夠被服務端、對等端發現。以消息數目來看，該種方法也不適宜擴展。

（3）分布式哈稀表方法

在該方法中，支持具有擴展性、結構性的疊加網絡運行，通過應用哈希表，將服務、對等端映射等轉變為有用的聯系信息。但是P2P協議不能在獨立性的節點尋址中應用，也無法滿足節點隨機移動特征，對于自組織網絡的發展環境來看，該種方法顯然不適合。

將會話初始化協議融入到自組網絡中，對組織網絡中的各個水文監測節點提出服務要求，應具有代理服務器或注冊服務器的功能，實現會話初始化協議、IP地址綁定關系等基本操作，同時不需要其他機制的輔助作用，該種方法就是完全分布式會話初始化協議，該方法可以嵌入到服務器中，其功能不會影響終端設備的正常運行。因此，在自組網絡中，水文監測用戶可以實現會話初始化協議客戶端的透明應用。

2 自組網絡的路由分析

對于自組網絡中水文監測節點來說，與傳統形式的單跳無線網絡有所區別，需要利用多跳數據轉發機制，順利實現數據的交換過程，而其中任一監測節點，都可以作為其他節點的路由器使用。在這一環境中，實現了無線信道質量的不規則變化，自由移動水情、雨情等監測節點，支持網絡拓撲結構的動態變化。

同時，由于網絡拓撲結構的不斷變更，交換路由信息的轉變以及定位目的水文監測節點位置的更改等，都對網絡連通性產生較高要求，路由協議的應用為移動監測節點之間的順暢通信夯實基礎。在常規性的路由協議中，如開放式最短路徑互連、路由信息協議等，都是針對有線網絡的需求而設計，其拓撲結構具有一定固定性特征，其網絡結構不會發生較大變化。而自組網絡結構則處于動態變化過程，如果仍然采用常規性的路由協議，則需要在路由的發現、維護等方面做出努力。針對自組網絡的路由協議應用，可分為反應式、先應式、混合式等方法，其中先應式路由協議也可稱作表驅動路由協議，每一個節點都承擔到達其他節點路由信息路由表的服務責任。

如果檢測到網絡拓撲結構有所改變，那么節點就會利用網絡發布更新信息，節點隨之更新路由表，實現路由信息的準確性、統一性、實時性，通過路由表就可以集中、精確地體現網絡拓撲結構。當源節點發送報文之后，就可以獲得到達節點的路由信息，此時路由協議的時延相對較小，但是路由協議仍然面對較大的開銷；在反應式路由協議中，又可以稱作按需路由協議，該協議中的節點不需要額外維護，將節點信息發送到目的地之后，源節點就會在網絡中發起路由查找過程，尋找相應路由。與先應式路由協議的應用相比較，采用反應式路由協議的開銷更小，但是數據報送面臨較大時延。對于高速、動態變化的自組織網絡來說，采用單純式的路由協議會產生大量控制報文，但是這些報文也具有無用性，如果采用單一的反應式路由協議，需要查找每一個報文的協議，顯然可操作性不強。

因此，如果實現兩大協議方式的混合應用，則可更好發揮作用。在局部范圍中，可優先采用先應式的路由協議，確保路由信息的精確性、有效性，同時縮小路由控制信息的傳播范圍；如果目標的節點比較遠，那么利用反應式路由協議就可更好地發現路由，既可避免路由協議開銷過大，也兼顧了時延性問題，可謂一舉多得，發揮重要作用。

總之，自組網絡的應用，不需要借助中心管理模式，在有限的范圍內可以支持若干移動終端的臨時性互聯，為水利系統的網絡管理、移動通信提供了技術支持，同時自組網絡具有靈活性、便捷性等諸多優勢，在水利防洪通訊或水災救援通訊等領域應用，具有廣泛前景。

參考文獻

[1]莊春梅，陸建德，王源.移動自組網絡路由協議及互操作[J].計算機應用與軟件，2010（4）.

[2]陳萬勝.工業以太網的水文監測系統設計及應用[J].太原科技大學學報，2012（4）.

[3]張云，蔡彬彬.基于物聯網架構的水文監測系統研究[J].水資源與水工程學報，2012（3）.

[4]馮道訓.ZigBee和GPS技術在無線水文監測系統中的應用研究[D].太原理工大學，2008.

[5]彭世想，王西超，杜驥，等.提高水文監測質量問題與對策探討[J].水資源與水工程學報，2007（4）.

[6]李俊吉，徐玉斌.嵌入式Web服務器的研究與實現[J].太原科技大學學報，2007（6）.