船艇海上航行無線自組網絡探究

王松齡

[摘 要]本文首先對無線自組網絡國內外的研究現狀進行了簡要介紹，然后針對海上移動通信的特點，從無線自組網絡的特點、構建方式和關鍵技術三個方面進行了詳細的介紹。最后著重從船艇遇險救生定位系統的設計入手，對無線自組網絡在船艇航行時的應用進行了深入的研究。

[關鍵詞]無線自組網;船艇;通信;定位

[中圖分類號]U665.261 [文獻標識碼]A

1 國內外的研究現狀

20個世紀70年代，美國國防部高級研究計局資助了一項特別的研究——分組無線網絡。該網絡可以讓通信信息在不受固定或有線的基礎設施限制的環境下傳輸。在結構上，該網絡是由一系列移動節點組成，節點之間通過無線方式互連，這就是最早的無線自組織網絡雛形，由于無線自組網在戰場通信指揮與控制、搶險救災、傳感器網絡以及交通運輸等眾多領域具有廣泛的應用價值，該網絡一經問世便引起了世界各國的的廣泛關注，各國的研究部門都將無線自組織網絡作為一個重要的研究領域，美國國防高級研究計劃署（ DARPA）資助加州大學洛杉機分校聯合羅克韋爾研究中心開展了WINS項目，對無線傳感網絡的相關技術進行了研究。

2 無線自組網絡基礎

2.1 無線自組網絡的特點

（1）無需基礎設施無線自組網絡具有獨立組網能力，即無需依賴于任何預先架設的設施，僅靠節點自身的收發裝置就可以建立網絡，這使得無線自組網絡可以更好地適應海上的通信環境。

（2）無線自組網絡允許其中的節點以一定的速度朝任意的方向移動。這是因為無線自組網絡的網絡拓撲結構是可以動態變化的，它可以很好地適應節點難以預測的各種變化。

（3）無線自組網絡中所有節點的地位是平等的，組成了一個對等式的網絡，其中的節點可以隨時加入和離開網絡，任意節點的故障不會影響整個網絡的運行。

2.2 無線自組網絡的構建方式

無線自組網絡是由無數個節點按照一定的結構互相連接而成的網絡。完全分布式網絡結構又叫做平面式網絡結構。此種結構相對來說比較簡單，網絡中各個節點具有平等的地位。節點的功能和發揮的作用也都一樣，任何一個節點的離開都不會對整個網絡造成破壞。在節點數量不是很多的情況下一般選用此種網絡結構。

3 船艇航行無線自組網絡的構建

伴隨著船艇間的通信需求和通信數據量的逐漸增加，傳統的通信方式往往會出現信道擁塞呼叫不成功的現象，尤其是在進行編隊航度和海上救助等場合，此現象尤為嚴重，針對此類情況，我們從解決通信擁塞和大數據量傳輸兩方面入手，構建基于無線自組網絡的通信系統，無線自組網是一種新興的網絡形式，具有自組織構建無需基礎設施、多跳式通聯的特點，利用無線自組可以擴展船艇間的通信范圍以及大數據量通信的能力，本文主要從通信設備的改進、無線自組網絡的實現、操作平臺的理論設計三個方面介超了如何構建適宜船艇航行狀態下的無線自組網絡。

3.1 通信設備的改進

基于當前船艇已經存在的通信設備，通過分析對比，綜合無線自組網絡的特點需求，我們選擇船用TBR-121A型超短波電臺作為基礎，進行無線自組網絡的改造開級。主要是通過嵌入式模塊，將當前的超短波電臺信號發送的路由協議進行修改完善，以達到適應無線自組網絡需求的目的。

3.2 無線自組網絡的實現

前面介紹無線自組網絡時，我們了解到由于船艇航行時的特殊通信環境，無線自組網路的完全分布式網絡結構更加適用于海上通信環境。因此我們們選用完全分布式網絡結構，作為組網的基礎結構，將改進的通信設備組建成無線自組網絡。

在船艇上加裝改進的通信設備以及配套的操作平臺。當船艇航行時，打開船艇上攜帶的船載終端通信設備，通信設備就會自動組建成無線自組織網絡。通過操作平臺中應用程序的開發，只需要按照我們的需求，選擇需要的模式，我們就可以很好地達成點對點、點對多點和廣播通信。當選擇點對點通信時，船艇會與目標船艇建立路由。通過對通信的時分控制，一條船艇可以實現同時與多個船艇進行點對點通信。當選擇點對多點通信模式時，我們認為可以實現與建立微信討論組相類似的目標。既在組內的每條船艇，都可以接收到其他任意一條船艇發送的信息。該模式的設立旨在構建一個討論平臺強化船艇間的溝通協調。當船艇選擇指揮通信模式時，該船艇所發送的信息將以廣播的形式發送到網絡內的每一條船艇，同時該信息將優先被接收和處理，以保證指揮信息的實時暢通！

4 無線自組網絡的應用研究

船艇編隊航行時，為了保證船艇安全，對通信的要求往往更高。但是由于編隊航行的船艇數量過多、分布范圍過大等因素的影響，給通信帶來很大的困難。在航行船艇之間構建無線自組網絡，利用無線自組網絡多跳通信的特點可以很好地擴大當前通信的覆蓋范圍，提高通信網絡的數據傳輸能力。

（1）需求分析。當前船艇編隊航行過程中，主要依靠的通信手段有旗語、燈光和甚高頻等。但是隨著時代的發展，對于通信提出了更高的要求。當前人們越來越希望能夠在不過多占用信道的情況下，短時間內傳遞更多的有用信息。

（2）應用目標。將無線自組網絡應用于船艇編隊航行時的通信保障，我們希望能夠達到以下幾點應用目標：

1.解決指揮艇與編隊內所有船艇以及編隊內部船艇之間的通信數據傳輸問題。2.解決船艇之可通信傳輸互相干擾的問題。3.為編隊內部船提供一個實時討論平臺。

[參考文獻]

[1] 惠立鋒.航道船艇動力裝置工況網絡化監測系統的研究[D].重慶大學，2012.

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