車載自組網在人防應急移動指揮中的應用

鄭青

【摘要】 本文介紹了目前車載移動自組網的基本組成方式及基本路由機制，并針對城市多障礙和空曠少障礙環境進行了性能對比。最后針對目前人防應急移動指揮中的組網方式，分析了車載自組網在其中的應用可行性。

【關鍵詞】 車載自組網 路由機制 人防應急移動指揮

一、車載移動自組網簡介

車載移動自組網是專門為移動車輛間通信而設計的自組織網絡，它創造性地將adhoc自組網技術應用于車輛間通信。adhoc自組網是一種無線分布式結構，強調的是多跳、自組織、無中心、動態拓撲的概念。車載自組網的基本思想是在一定通信范圍內的車輛可以相互交換各自的數據，并自動的連接建立起一個移動的網絡，網絡中所有結點的地位平等，無需設置任何的中心控制結點。網絡中的結點不僅具有普通移動終端所需的功能，而且具有報文轉發能力。每個節點的單跳通信范圍有幾百米到一千米，每一個節點（車輛）不僅是一個收發器，同時還是一個路由器，因此采用多跳的方式把數據轉發給更遠的車輛。

二、基本路由機制

通過對已有車載移動自組網路由協議的分析，可以發現表驅動、按需驅動及洪泛算法幾乎是所有路由協議的基礎，不同的協議在不同程度上采用了以上一種或幾種算法。

表驅動路由協議的特點是網絡中每個節點都維護一張路由表，記錄本節點到網絡中所有節點的最新路由信息；周期性廣播路由更新分組，維持路由的有效性。按需驅動路由的特點是：只有節點有發送需求時才啟動路由發現，只在通信過程中才維護路由，一旦通信結束就不再維護路由。

DSDV（Destination Sequenced Distance Vector Routing）是表驅動路由的典型代表協議，特點是采用目的節點序列號機制，始終選擇最新路由，并避免路由環路。

DSR（Dynamic Source Routing） 協議是按需驅動路由的典型代表協議，特點是通過源節點廣播路由請求分組RREQ和目的節點反向回復路由應答分組RREP完成新路由的發現過程，采用源路由機制所有路由信息都記錄在RREQ和RREP中，避免了環路的產生。

AODV（Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing） 協議是結和表驅動和按需驅動的混合路由的典型代表協議，也是目前唯一被IETF作為MANET實驗標準 （RFC3561） 的協議。AODV結合了DSR和DSDV的優點：路由建立過程采用了DSR協議中的RREQ-RREP方式，不同的是，采用了DSDV協議的逐跳機制，路由維護階段采用了DSR的按需維護機制。

MFLOOD無線路由通訊協議是一種典型的泛洪路由協議。當節點需要發送數據包時，節點就向整個網絡廣播該數據包。分析洪泛路由的意義在于分析泛洪分組的效果和對網絡性能的影響。

三、仿真性能比較

以下是對城市和郊區兩種通信環境作簡要的描述：

（l）城市環境：以北京的城市情況為例。密集繁多的城市建筑和綠化帶使無線信號衰減明顯，道路規劃有明顯的規率，且道路較為密集，同時車輛密度較大。正常情況下，受各路段限速規定和車輛密集度影響，車速大多在40km/ h-60km/h之間。

（2）郊區環境：以北京郊區的交通情況為例。郊區環境的路面比較寬敞，通常有多條行車道，行車環境比較優越，建筑和綠化帶的影響也相對較小，車速大多在80km/ h-100km/h之間。

通過閱讀大量仿真實驗文獻，可以發現：

在城市環境中，MFLOOD由于采用的是洪泛機制，所有節點都轉發數據包，丟包率最低，在5%左右；AODV協議的表現要優于DS DV和DSR協議，丟包率多在20%；DSDV和DSR的丟包率太高，網絡幾乎不可用。

在郊區環境中，AODV和DSR的丟包率多在10%～30%；DSDV多在10%左右；當業務量和移動速度低時，DSDV幾乎可以成功傳輸所有的數據包；洪泛協議在比較劇烈的網絡場景中顯示了較好的性能，但丟包極其嚴重。因此需要根據車輛密度、車速、車輛行駛路線分布、障礙物情況等選擇不同的路由機制。

四、在人防應急移動指揮中的應用展望

目前在人防應急移動指揮中使用的聯網信號傳輸方式主要有衛星、微波、3G及有線組網方式。

衛星組網需要所有接入網絡的應急指揮車輛都配備靜中通或動中通及衛星接收發射設備，在各種方式中資金投入最大，對車輛的負重及空間要求最高，且靜中通設備只能在移動指揮車停車固定不動時才可聯網，動中通設備目前價格昂貴，不適合每輛車都配備，同時衛星的使用也需要提前申請。

微波組網方式需要提前根據地勢建立微波轉發站，且信號受大氣層及障礙物影響較大，如遇陰天或多云氣象，甚至無法正常通信。

3G方式需要使用通信商已建好的信號基站，但在基站少的偏遠地區或基站受損后的受災地區顯然不適合使用。有線連網方式則受攜帶傳輸線長度限制，不可能太長，大多在小范圍內使用，且必須在組網移動指揮車停車時使用。

人防應急移動指揮車隊正是要完成這樣的任務，情況緊急時甚至需要在去災區的路上就開始進行應急指揮。而車載移動自組網技術只需每輛移動指揮車上裝備Adhoc信號接收發射器即可在行駛中或停車時隨時組網，無需事前建立信號基站，也不受氣象條件影響。由此可見，車載移動自組網技術在人防應急移動指揮中會具有良好的應用前景。